Physique et chimie femtoseconde-attoseconde / Femtosecond-attosecond physics and chemistry
While the pulse durations of infrared lasers are reaching the fundamental limitation imposed by the duration of the optical cycle (a few femtoseconds), High-order Harmonic Generation has recently opened a new field by accessing the attosecond regime (1as = 10-18 s). HHG spectra are made of lines corresponding to the odd multiples of the fundamental laser frequency, and can cover a very broad spectral range, from visible light to soft X-rays.
Biologie et santé / Biology and health @ NIMBE
Plusieurs laboratoires du NIMBE ont une activité de recherche en lien avec la biologie ou la santé : Le LICSEN développe des technologies innovantes permettant d'obtenir des surfaces et nanostructures fonctionnalisées qui ont de multiples applications pour la biologie et les soins de santé : biocapteurs, implants, administration de médicaments, surfaces bactéricides...
Économie circulaire - environnement @ NIMBE
Plusieurs thématiques de recherche du NIMBE concourent à mieux contrôler notre environnement (analyse, méthodes) et assurer la meilleure gestion possible de nos déchets : Recyclage (LICSEN) La maitrise de nos ressources en éléments chimiques de haute valeur, la nécessité de ne plus rejeter de carbone fossile dans l'atmosphère imposent aujourd'hui une transition énergétique et économique majeure, où le recyclage de nos matières premières (terres rares, plastiques, CO2.
Les recherches fondamentales sur les matériaux permettent de développer des méthodes pour élaborer des matériaux complètement nouveaux aux propriétés originales. Ces recherches permettent d'adapter les matériaux pour obtenir les meilleures performances dans la réaliation de dispositifs électroniques ou optiques.
Analyse métallographique du fer des grands bâtiments du Moyen Age
Les études menées depuis une vingtaine d'années sur la construction religieuse gothique ont brisé le mythe d'une architecture de pierre dépouillée de tout artifice, où des matériaux affublés de nombreux préjugés comme le fer, n'avaient pas leur place. Le discours s'est tant et si bien renversé que Ph.
Dans les systèmes biologiques, l'intérieur des cellules est un milieu encombré. Cet encombrement peut provenir de la présence de macromolécules inertes ou non vis-à-vis des réactions biologiques (encombrement macromoléculaire) ou de la séquestration physique par des éléments tels que des réseaux de fibres et de membranes (confinement).
Caractérisation de matériaux pour l'énergie / Characterization of materials for energy
Les différentes filières énergétiques, telles que l'énergie nucléaire ou encore les nouvelles technologies autour de l'hydrogène, vecteur énergétique, ou le photovoltaïque, demandent des matériaux adaptés, dont il faut tester la durabilité et la fiabilité.
Sous confinement nanométrique, les interactions complexes entre la topologie de confinement, la dimensionnalité (3D à 1D) et le rapport surface/volume affecte de manière significative les propriétés physiques des matériaux confinés.
De la molécule au matériau moléculaire
Pour obtenir des objets fabriqués avec des caractéristiques et des spécificités originales, la fabrication de matériaux moléculaires est abordée en assemblant des briques élémentaires, comme des atomes, des molécules simples ou complexes ou des nanostructures (nanotubes de carbone et feuilles de graphène notamment) sur des supports métalliques, minéraux ou organiques, du verre...
Défauts, désordre et structuration de la matière
L’étude des défauts aux différentes échelles est un thème fédérateur pour les équipes du LSI, tant au plan expérimental que théorique, et regroupe les études sur : défauts à l’échelle atomique dans les verres, les semi-conducteurs III-V que nous pouvons identifier finement grâce aux développements instrumentaux en cours ; défauts d’irradiation dans les semi-conducteurs de cellules solaires spatiales dont nous étudions la dégradation des performances ; désordre protonique inter-couche dans les hydroxydes lamellaires et conséquences vis-à-vis de la réactivité.
Etudes métallurgiques par diffusion de neutrons / Metallurgical studies by neutron scattering
Les neutrons constituent une sonde particulièrement intéressante pour étudier la structure des matériaux : ceci en particulier grâce à leur faible absorption permettant de travailler sur des pièces d'épaisseur centimétrique, et aussi grâce à la relative facilité de réaliser des expériences en conditions complexes (températures élevées, matériau sous contraintes, ...).
Interaction laser-matière en champ fort
La thématique "Interaction laser-matière en champ fort" associe trois groupes de recherche du LIDyL : Attophysique Le groupe ATTO étudie la production par génération d'harmoniques d'ordre élevé dans un gaz d'impulsions de lumière dans l'extrême UV (10-100nm), de durée ultra-brève, typiquement une centaine d'attosecondes (1as=10-18s).......
Interfaces, fluides complexes et microfluidique
Selon le domaine (énergies bas carbone, nanosciences pour les technologies de l'information et de la santé (RF-TIS), interaction rayonnement-matière) plusieurs équipes de l'IRAMIS sont impliquées sur cette thématique.
L'IRAMIS et les Grands Instruments
De par leur activité de Recherche Fondamentale, les chercheurs de l'IRAMIS sont très présents autour des Grands Instruments de la Recherche français et étrangers : le Laboratoire Léon Brillouin (LLB), au sein de l'IRAMIS, et l'Institut Laüe-Langevin, les synchrotrons (SOLEIL, ESRF, ELETTRA....) ou encore le GANIL avec les sources d'ions du CIMAP.
Materials and nanosciences, fundamental studies and applications
This scientific axis covers the activities related to the research in materials science and more generally in hetero-systems (i.e., interfaces, alloys, composites materials, and confined systems). The topics cover the study of the detailed st ructure of nanoobjects, the interactions between nano-objects, and the role of nanost ructures in composite materials. The techniques used for these studies range from diffraction to small angle scattering and reflectivity.
Les recherches sur ce thème portent sur des études fondamentales du comportement sous irradiation d’une grande variété de matériaux utilisés notamment dans le contexte de l’électronucléaire (alliages métalliques, verres, céramiques, polymères).
Sur ce thème, les objectifs de recherche portent sur le développement et la caractérisation de nouveaux matériaux pour l'optique et la photonique, et sur le développement de nouvelles instrumentations (capteurs optiques, lasers...).
Matériaux pour l'électronique et l'optique - Electronique organique et moléculaire
L'électronique organique et moléculaire vise à développer un traitement de l'information basé sur différents types de nano-objets (molécules, bio-molécules, nanoparticules, nanotubes de carbone, graphène...).
Matériaux, surfaces et nanostructures
Les propriétés remarquables des nanostructures (morphologique, magnétique, catalytique ...) sont de plus en plus exploitées. Ces nanostructures sont généralement obtenues à la surface d'un substrat, où sous l'effet des forces interatomiques, la matière s'organise spontanément à l'échelle nanométrique.
Matière excités et défauts au CIMAP
Sur ce thème, les objectifs de recherche portent sur la compréhension des processus actifs dans la matière lors des excitations électroniques et sur les défauts structuraux.
Sur la base de travaux pionniers établis dans les années 70 au LLB, la physique des polymères et plus largement l’étude de systèmes relevant de la matière molle (tensio-actifs, nanoparticules) continue d'être un domaine très actif de l’équipe matière molle au laboratoire.
Nanomagnétisme et oxydes : spintronique, matériaux multiferroïques et nouveaux capteurs magnétiques
Ce thème de recherche du SPEC porte sur l’élaboration et l’étude de : matériaux oxydes magnétiques ou multiferroïques* (ferroélectricité associée au magnétisme) la dynamique de l’aimantation dans les nanostructures hybrides et son couplage aux courants de spin (spintronique) le développement de capteurs de champ magnétique ultra-sensible et la modélisation associée.
L'objectif des recherches en nanophotonique est de maîtriser les interactions lumière / matière aux échelles inférieures à celle de la longueur d'onde (la longueur d'onde de la lumière visible est comprise entre 400 et 700 nm). La photonique comprend l’ensemble les sciences et technologies impliquées dans la production de photons, leur propagation et leur absorption par la matière.
Du fait de leur taille, les nanoparticules peuvent interagir avec les éléments du vivant, de la cellule à la molécule biologique. Ceci peut être mis à profit en médecine pour cibler des traitements, mais peut aussi présenter des effets indésirables, lors d'une forte exposition.
Physique de la matière condensée, étude par l’interaction rayonnement matière
Les grandes installations de l’IRAMIS, telles que les spectromètres de diffusion, de diffraction et les stations d’imagerie de neutrons du LLB, sont particulièrement adaptées à l’étude des propriétés physiques de la matière condensée.
Physique et vivant / Physics and life
Trois " métiers " de l'IRAMIS trouvent une extension naturelle vers la biologie : L'ingénierie moléculaire, où les études d'interactions coopératives de molécules en solution trouvent une suite directe dans l'étude des protéines et des différents modes d'assemblage de molécules d'intérêt biologique, L'étude de la matière à haute densité d'énergie, où les travaux sur la radiolyse et les interactions rayonnement-molécule, se transposent directement à des molécules comme l'ADN, L'étude de la matière ultra divisée, domaine dans lequel les matériaux nanostructurés, la nanophysique et la biologie convergent naturellement.
Programme transverse nanosciences CEA
L'IRAMIS bénéficie du soutien du "Programme transverse nanosciences CEA" pour certaines de ses actions dans le domaine.
Statistical physics in mechanics
Understanding the relations between materials microstructure and their mechanical properties is of outmost importance in geophysics and for industrial design. Concerning material failure, the competition between stress enhancement in the vicinity of cracks and disorder in the material microstructure makes it rather complex to predict. However, the tools of out-of-equilibrium statistical physics provide the proper framework to describe crack growth.
Strongly correlated quantum materials and magnetism
This scientific axis encompasses research activities on a large variety of magnetic and/or strongly correlated electron systems. Included are studies of unconventional superconductors (cuprates, pnictides), geometrically frustrated pyrochlore magnets (spin ices), novel magnetic orders in 4f-electron systems (heavy fermions, Kondo insulators), multiferroic compounds with interplay between electric and magnetic orders, manganites with giant magnetoresistance properties, and molecular magnets.
Surfaces, couches minces et leurs propriétés multiferroïques et catalytiques
Les surfaces d'un solide forment un lieu particulier, où les atomes de l'ultime couche atomique ont perdu la moitié de leurs voisins, comparé à un atome placé dans le volume. Il s'en suit des propriétés électronqiues très spécifiques.
La plupart des synthèses chimiques sont réalisées en milieu liquide. Pour l'élaboration de nanoparticules et les nanomatériaux, de multiples méthodes de synthèse en phase gaz se révèlent particulièremetn utiles et performantes .
Systèmes désordonnés et matériaux / Disordered systems, materials
Liquides élémentaires Liquides complexes (ionique et olymèriques) Liquides conditionnés (sous haute pression, confiné, solutions) Verres d'oxyde et chalcogenures Cristallisation Transition vitreuse Simple liquids Complex liquids (ionic and polymeric) Liquids in special conditions (high pressure, confined, in solutions) Oxyde glasses and chalcogenures Crystallization Glass transition
Transformations catalytiques pour l’énergie
L’IRAMIS développe de nouveaux catalyseurs avec l'objectif de développer le stockage des énergies alternatives sous forme chimique, ou la conversion du CO2, la transformation de la biomasse, et le recyclage des déchets polymériques, trois sources de molécules de base pour l’industrie chimique, aujourd’hui issues de produits pétroliers.
Unconventional superconductivity: neutron spectroscopy and theory
In the last two decades, new superconducting (SC) compounds, exhibiting surprisingly high critical temperatures (Tc), have been discovered. In contrast to conventional superconductors, the SC order parameter is not isotropic, neither in cuprates nor in Fe-based systems. This ignited a search for new SC pairing mechanisms based on the existence of rather strong electronic interactions.
Chimie quantique et simulations moléculaires
La chimie théorique utilise les méthodes de la chimie quantique et du calcul ab initio, pour modéliser les structures des molécules. A travers des potentiels d'interaction modéles tirés de ces simulations, la dynamique moléculaire classique permet de décrire leur comportement des assemblages chimiques. Au NIMBE/LCMCE cette activité porte essentiellement sur des composés de lanthanides ou d'actinides.
Electronique quantique et technologies quantiques
En microélectronique, si la mécanique quantique permet d’expliquer les propriétés des matériaux (conducteur, isolant...) l’électrodynamique des circuits reste classique.
Nano-chimie, nano-objets / Nano-chemistry, nano-objects
Le développement des nanotechnologies s'appuie de plus en plus sur la logique d'assemblage spontané (auto-assemblage) ou non, des briques élémentaires que sont les nanoparticules.
L'incorporation de nano-objets ou la nanostructuration (à une échelle < 100 nm) au sein d'un matériau (solide cristallisé ou matière molle) permettent d'élaborer des "nanomatériaux" aux propriétés physico-chimiques nouvelles (réactivité chimique, propriétés mécanique ou électrique, biologique...).
De nombreuses méthodes sont développées par les équipes du NIMBE (LEDNA, LICSEN, LIONS, LSDRM) pour développer des capteurs chimiques ou biochimiques sensibles, sélectifs et efficaces.
Chimie environnementale et dépollution / Environmental chemistry and depollution
Les nanotechnologies offrent de nombreuses méthodes innovantes pour le piégeage de nombreux éléments polluants, chimiques, biologiques ou encore des métaux lourds. Des méthodes de dépollution à l'aide de filtres à base de matériaux nanoporeux ou de fibres de carbone fonctionnalisées sont ainsi développées au LICSEN.
Structure électronique et modélisation atomistique
Plusieurs équipes de l'IRAMIS sont impliqués dans les calculs de structure électronique (ab-initio, liaisons-fortes, Hückel etc..) et plus généralement dans la modélisation de la matière à l'échelle atomique, ce qui inclut également l'utilisation de méthodes plus phénoménologiques (potentiels empiriques, Hamiltoniens modèles, etc..
Physique statistique et systèmes complexes
Un système complexe est constitué d'un grand nombre d'entités en interaction, dont on ne peut prévoir le comportement ou l'évolution par un calcul simple (ex : étude des transitions de phase, turbulence dans un liquide, milieu granulaire, vols d'étourneaux...
Nouvelles technologies de l'énergie @ NIMBE
Un effort intense de recherche fondamentale est indispensable aujourd'hui, pour pouvoir proposer demain de nouvelles avancées technologiques originales, permettant de faire faire face à la transition énergétique, permettant la nécessaire réduction de nos émissions de CO2.
Le développement des nouvelles technologies pour l'énergie implique de maitriser les processus de conversion entre ses différentes formes (solaire, thermique, chimique, électrique, mécanique, ...), ainsi que les procédés de stockage : L'énergie solaire peut être directement transformée en énergie électrique via les processus photovoltaïques et stockée dans des accumulateurs.
Interaction rayonnement-matière
Lumière - Photosciences : La lumière intervient directement dans de nombreux processus physiques et chimiques ; elle est aussi un formidable outil d’investigation de la matière sous toutes ses formes. Les photosciences à l'IRAMIS recouvrent l’ensemble des études qui considèrent l’interaction lumière-matière en tant que processus fondamental et outil d’analyse.
Plusieurs pays envisagent de développer une technologie de barrières multiples pour la sécurité du stockage des déchets nucléaires. Une question centrale est de savoir modéliser le comportement sur le long terme (soit 100 à 1000 ans) des matériaux utilisés, en particulier des containers, en acier faiblement allié, et de la matrice vitrifiée.
Au delà des études visant à mieux comprendre et prédire l'altération des métaux anciens, l'équipe du LAPA utilise la science des matériaux et les méthodes de la chimie pour comprendre certains aspects des sociétés antiques en lien avec leur niveau technologique.
Physico-Chimie et Chimie-Physique
Une réaction chimique dépend non seulement des atomes et des molécules mises en jeu mais aussi de leur environnement à courte distance. Comprendre le déroulement d'une réaction chimique demande ainsi une approche fondamentale prenant en compte à la fois ses aspects temporels et spatiaux.
