Archives 2015
décembre 2015
Comment générer une onde de surface tourbillonnaire ?
Les vortex acoustiques sont des ondes hélicoïdales qui permettent de contrôler les écoulements dans des cavités fermées et de manipuler des objets microscopiques fragiles, collants ou réactifs sans les toucher. Ils sont générés au moyen de nombreux transducteurs ultrasonores déphasés circulairement. Il existe néanmoins une limite à la taille des écoulements ou des objets pouvant être manipulés, car les transducteurs eux-mêmes montent difficilement en fréquence. Les chercheurs de l’équipe « Acoustique pour les nanosciences » de l’INSP, en collaboration avec le groupe Aiman–Films de l’IEMN à Lille, ont résolu le problème en définissant et synthétisant, pour la première fois, des ondes de surface tourbillonnaires. à la manière d’un hologramme, ces ondes de surface rayonnent dans le fluide adjacent et forment des vortex acoustiques. Des ondes de surface de très courte longueur d’onde étant facilement générées, ces travaux ouvrent la porte à une miniaturisation considérable des générateurs de vortex acoustique.
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novembre 2015
Traitement quantique de l’information : jamais sans défaut !
Le traitement quantique de l’information repose sur des propriétés quantiques de la matière, telles que la superposition et l’intrication d’états quantiques. Il a été montré récemment que certains défauts ponctuels dans les solides peuvent constituer des systèmes élémentaires adaptés. Dans ce cadre, à l’INSP, l’équipe « Couches nanométriques : formation, interfaces, défauts » est parvenue à identifier un défaut très prometteur du carbure de silicium (SiC), matériau déjà maîtrisé par l’industrie microélectronique et mature pour les applications envisagées. Il s’agit d’un défaut nommé « centre NV », composé d’une lacune de silicium associée à un atome d’azote, l’azote étant un dopant du SiC, l’azote étant un dopant du SiC. L’équipe a pu déterminer par résonance magnétique électronique sous excitation optique, ses propriétés magnéto optiques et les résultats expérimentaux ont été confrontés à des calculs théoriques réalisés en collaboration avec l’université de Paderborn (Allemagne) afin d’établir la structure, à l’échelle atomique, de ce défaut.
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Comment le silicène creuse son trou... sur l’argent
Les propriétés électroniques remarquables des systèmes bidimensionnels (graphène, MoS2) ont conduit à d’importants efforts pour tenter de synthétiser des systèmes similaires à base de silicium, matériau par excellence de la microélectronique. Mais impossible d’exfolier du silicium massif dont la structure est celle du diamant ! En revanche, la croissance d’une couche de silicium sur un substrat d’argent semblait être une piste prometteuse car ces deux éléments sont totalement immiscibles. Des transistors ont même été annoncés... Pas si simple. En effet, des chercheurs de l’INSP et de l’IMPMC ont montré que l’interaction entre Si et Ag est loin d’être négligeable et que lors du dépôt, le Si creuse littéralement son trou sur la surface pour venir former une couche de « silicène ».
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septembre 2015
De l’or pour stabiliser les catalyseurs !
Contrôler le vieillissement d’un catalyseur est d’importance cruciale pour conserver ses propriétés. C’est particulièrement vrai pour des nanoparticules bimétalliques dont la composition peut être modifiée lors de la réaction catalysée. Alors que jusqu’à présent, les observations sur la stabilité des catalyseurs se faisaient essentiellement « post mortem », c’est-à-dire après usage, des chercheurs de l’équipe Physico-chimie et dynamique des surfaces de l’INSP, en collaboration avec des collègues du synchrotron SOLEIL, ont suivi individuellement par microscopie à effet tunnel (STM) l’évolution sous oxygène de nanoparticules Au-Cu supportées sur TiO2(110). Ces expériences ont permis de montrer le lien direct entre stabilité et composition en Au : alors que des particules de cuivre pur se dissocient sous O2, des particules bimétalliques comprenant au moins 20% d’Au sont stables. Un effet qui s’explique par la modification de la structure électronique locale du Cu induite par l’Au.
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juin 2015
Dynamique de solidification biphasée : flottante ou ancrée ?
La solidification de certains mélanges délivre directement des alliages composites, dont les microstructures sont la trace de structures biphasiques auto-organisées à l’interface solide-liquide en cours de propagation. La théorie de cette « morphogénèse » complexe, formulée sous l’hypothèse standard d’une totale isotropie du système, écarte les effets cristallographiques : les interfaces se déforment librement, la dynamique est dite « flottante ». En pratique pourtant, les microstructures peuvent fortement dépendre de l’orientation des cristaux des deux phases solides. Les récents travaux des équipes de l’INSP et de l’école Polytechnique permettent de formaliser le rôle de l’anisotropie des interfaces entre cristaux (joints interphases) dans un processus d’« ancrage » dynamique de microstructures lamellaires sur des plans d’hétéroépitaxie.
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mai 2015
Nano-oxydes ternaires aux propriétés ajustables : des films ultra-minces de titanate de baryum
Les films d’oxydes bidimensionnels peuvent adopter des structures et des stœchiométries totalement différentes de celles des cristaux macroscopiques. Ceci leur confère des propriétés nouvelles, en particulier de réactivité, et leur structure peut servir de moule pour la croissance organisée de nanoparticules. En collaboration avec une équipe expérimentale du département de physique de l’université d’Oxford, les théoriciens de l’équipe « Oxydes en basse dimensionnalité » de l’INSP ont révélé le mécanisme qui stabilise des films bidimensionnels de titanate de baryum de compositions inconnues jusqu’alors.
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avril 2015
Fabriquer des surfaces chirales avec des molécules achirales
Les auto-assemblages moléculaires présentent facilement des propriétés de chiralité, susceptibles d’être transmises à un autre composant ou à la lumière. Il y a un intérêt majeur à les maîtriser sur substrat cristallin, car des systèmes simples, sans chiralité à trois dimensions, peuvent devenir chiraux dans l’état adsorbé sur un substrat bien choisi. Pour comprendre ce phénomène de chiralité induite à 2D, trois chercheurs de l’équipe « Physico-chimie et dynamique des surfaces » de l’INSP ont étudié l’auto-assemblage de molécules achirales (triphénylènes) sur des surfaces d’or (111). Une analyse théorique combinant les interactions intermoléculaires et les interactions molécule/substrat rend bien compte des effets observés et permet de comprendre l’origine de la chiralité mise en évidence.
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Quand l’observation donne chair aux vortex Josephson
Actualité INP - CNRS /
Des physicien·ne·s viennent pour la première fois d’observer des vortex Josephson, une entité considérée pendant cinquante ans uniquement comme un artifice théorique. Ces résultats permettent d’interpréter les oscillations du courant dans les jonctions Josephson lorsque l’on augmente le champ magnétique.
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janvier 2015
Renversement de l’aimantation par une impulsion laser femtoseconde
Le contrôle du renversement de l’aimantation sans champ magnétique ou avec un champ faible est un domaine de recherche très actif actuellement qui pourrait déboucher sur des applications dans des dispositifs de stockage de l’information magnétique. Dans ce contexte, des chercheurs de l’INSP (équipe Croissance et propriétés de systèmes hybrides en couches minces), associés à des chercheurs d’ELETTRA et du Synchrotron SOLEIL, ont relevé deux défis : ils ont démontré le renversement induit thermiquement de l’aimantation d’une couche mince de fer en contrôlant le champ dipolaire de surface d’une microstructure de MnAs/GaAs [1] et obtenu le renversement local de l’aimantation de la couche de fer par une impulsion laser ultra-brève [2]. La dynamique de renversement de la couche de Fe a pu être corrélée avec les modulations structurales induites par le laser dans MnAs/GaAs. Ces études structurales et magnétiques reposent sur l’exploitation de techniques de diffusion des rayons X mous utilisant les sources synchrotron [1] et laser à électrons libres [2] les plus avancées.
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