Archives 2019
décembre 2019
Excitons indirects dans des nanoplaquettes colloïdales de type cœur-couronne
Parmi les hétérostructures semiconductrices II-VI au centre des applications en optoélectronique et spintronique se trouvent les nanoplaquettes colloïdales de type cœur-couronne à l’épaisseur contrôlée à l’échelle de la monocouche atomique. Synthétisées pour la première fois en 2014, elles suscitent un intérêt grandissant dû à leur synthèse relativement aisée et leurs propriétés optiques et électroniques remarquables intimement liées à la génération d’excitons indirects. Ils sont photo-créés avec un électron dans le cœur (CdSe) et un trou dans la couronne (CdTe), ce qui conduit à un faible recouvrement des fonctions d’onde des deux particules et à une longue durée de vie de ces excitations. Les études de la structure fine et de la physique du spin de tels excitons indirects sont des étapes essentielles dans la course aux applications, et n’ont pas encore été abordées. C’est pourquoi l’équipe Photonique et cohérence de spin de l’INSP[1] a exploré ces thématiques via des expériences de luminescence résolue en polarisation et en temps en fonction de la température et sous fort champ magnétique, et montré le fort potentiel applicatif de telles hétérostructures colloïdales CdSe/CdTe.
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Comment la structure microscopique définit la dimension des hémimicelles d’alcanes semi-fluorés à la surface de l’eau
Les alcanes semi-fluorés (FnHm) présentent un fort potentiel d’applications dans le domaine biomédical, par exemple comme substitut du sang [1]. Des chercheurs de l’équipe Physico-chimie et dynamique des surfaces de l’INSP, en collaboration avec l’Instituto Superior Técnico Lisboa (Portugal), ont montré qu’au contact de l’eau, ces molécules s’auto-assemblent sur des cercles concentriques avec une inclinaison qui augmente régulièrement formant ainsi des domaines (hémimicelles) dont le diamètre est déterminé par la longueur de la molécule.
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octobre 2019
Equation d’état et distribution de défauts de densité lors de la formation d’un quasi-condensat d’excitons
Les excitons dipolaires dans l’arséniure de gallium (GaAs) constituent un système modèle pour étudier les états collectifs dans un semiconducteur à 2 dimensions. En effet, ces excitons à fort moment dipolaire possèdent de très longs temps de vie, ce qui leur permet de se thermaliser à très basse température. Un gaz d’excitons dipolaires peut alors réaliser un quasi-condensat bidimensionel (état macroscopiquement cohérent). à l’INSP, une série d’expériences, en collaboration avec le C2N et l’université de Grenoble, a été conduite afin de quantifier thermodynamiquement la quasi-condensation des excitons dipolaires confinés dans un piège électrostatique, tout comme la topologie de cette transition de phase. Ces travaux marquent une étape encourageante en vue d’une démonstration de la théorie de Berezinskii-Kosterlitz-Thouless avec un gaz d’excitons dipolaires.
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Actu INP - Une nouvelle stratégie de simulation pour prédire la dynamique de molécules complexes
Simuler la dynamique quantique des molécules complexes est un enjeu pour la compréhension de tous les systèmes organiques, enjeu qui devient rapidement un défi numérique à croissance exponentielle avec le nombre d’atomes dans la molécule. Les chercheurs ont mis au point une nouvelle stratégie, utilisant des méthodes d’apprentissage automatique et d’analyse de l’intrication pour réduire par plus d’un facteur un million les capacités de calcul nécessaires. Actualité impliquant Alex Chin, équipe Photonique et cohérence de spin de l’INSP
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juillet 2019
Dynamique structurale ultra-rapide le long d’un chemin de transition de phase
MnAs est un semi-métal qui suscite un intérêt considérable depuis sa découverte au début des années 1900. Les recherches en cours sur MnAs sont motivées par ses applications dans des dispositifs spintroniques ou en tant que matériau magnétocalorique. L’effet magnétocalorique géant de MnAs est directement relié à une séquence inhabituelle de transitions de phase magnéto-structurales, les mécanismes gouvernant ces transitions n’étant pas encore complétement élucidés. Des calculs récents suggèrent l’implication d’un phonon mou (mode de vibration dont la fréquence s’annule à la température de transition de phase). Grâce à des mesures de diffraction résolue en temps, une équipe de l’INSP, en collaboration avec des chercheurs de LCLS à Stanford, des synchrotrons SOLEIL et ELETTRA, et de l’Institut des semi-conducteurs de Pékin, a pu identifier ce mode comme une oscillation des positions atomiques le long du chemin de transition orthorhombique-hexagonale de MnAs.
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mai 2019
Commutation ultrasonore de l’aimantation
Renverser l’aimantation de façon rapide, localisée, et sous un champ magnétique faible, voire nul, constitue l’un des enjeux majeurs de l’amélioration du stockage et de la manipulation de l’information codée magnétiquement. Une approche envisagée est l’utilisation de la magnétostriction inverse, c’est-à-dire la modification de la direction de l’aimantation induite par une déformation du matériau. Ce processus est très efficace lorsque la déformation est produite dynamiquement par une onde acoustique. Un groupe de chercheurs/ses de l’Institut des Nanosciences de Paris a montré que ces ondes acoustiques sont en effet capables de faire commuter l’aimantation entre 2 positions de même énergie, en champ nul, et à distance.
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L’évolution Darwinienne appliquée aux nanotechnologies
Les nanotechnologies promettent des révolutions dans de nombreux domaines allant de l’électronique, l’informatique, la médecine, l’énergie ou encore l’optique. La thématique des nanotechnologies appliquées à la lumière, également appelée nanophotonique, permettrait par exemple de rendre les panneaux solaires plus performants, de traiter des cancers grâce à des techniques non-invasives, de produire des sources de lumière plus efficaces pour l’éclairage de tous les jours ou pour des techniques de pointe en cryptographie quantique, de même que rendre plus sûrs certains documents officiels ou billets de banque. Toutes ces applications reposent en réalité sur les propriétés optiques des nanostructures utilisées, elles-mêmes dépendantes de la taille des matériaux et de la géométrie des nano-objets considérée. Aujourd’hui, ces nanodesigns sont définis par l’imagination des chercheurs et ingénieurs développant ces technologies. Cependant, une question demeure : les nanostructures utilisées aujourd’hui sont-elles optimales pour être appliquées technologiquement ? C’est pour répondre à cette question qu’un physicien de l’INSP a développé un algorithme informatique reproduisant la sélection naturelle des espèces de façon à définir la forme géométrique de nanostructures optiques possédant des propriétés bien meilleures aux structures existantes. à partir d’une première génération de nanodesign complètement aléatoire et en sélectionnant les meilleurs éléments pour qu’ils se reproduisent et mutent en une nouvelle génération qui sera évaluée à son tour, il a pu, après plusieurs centaines de générations, produire un nano-objet optimal pour ses besoins.
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Cavités acoustiques à miroir de Bragg : comment caractériser une résonance acoustique à 20GHz ?
Afin d’explorer les propriétés quantiques à l’échelle macroscopique, il faut que l’oscillateur acoustique aie une fréquence de résonance grande devant l’énergie thermique de l’environnement. L’obtention de résonateurs fonctionnant à quelques dizaines de GHz, permettrait d’observer des effets quantiques sur le mouvement de l’oscillateur à quelques kelvins, températures facilement accessibles avec un système cryogénique de nos jours. à cet égard, les cavités semi-conductrices en micro-piliers semblent être des dispositifs prometteurs. Ces cavités ont fait l’objet de nombreuses caractérisations pour leurs propriétés optiques mais peu de travaux concernent l’acoustique. En effet, caractériser les modes mécaniques à des fréquences aussi élevées est difficile avec les techniques d’optomécanique classiques. C’est dans ce cadre que des chercheurs de l’équipe « Acoustique pour les nanosciences » de l’INSP ont caractérisé des cavités acoustiques planaires et en micro-piliers à 20GHz par expérience pompe sonde avec une technique d’excitation sous-harmonique résonante, ce qui a permis de mesurer des facteurs de qualité aussi haut que 27 000.
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mars 2019
Les défis de l’operando, ou comment suivre des nanoparticules à l’échelle atomique lors d’une réaction chimique
La catalyse hétérogène intervient dans près des deux tiers des procédés catalytiques industriels. Pour cela, on utilise des particules de composition, taille et forme optimales. Le défi actuel est de pouvoir suivre toutes leurs caractéristiques pendant la réaction chimique, autrement dit, « operando », afin d’optimiser leurs propriétés. En associant des observations par microscopie tunnel effectuées à l’INSP avec des mesures de diffraction de rayons X rasants et de photoémission sur rayonnement synchrotron, des chercheurs de l’équipe physico-chimie et dynamique des surfaces ont montré comment des nanoparticules d’alliage Au-Cu se réorganisaient à la surface d’un oxyde de titane lors d’une réaction chimique d’oxydation du monoxyde de carbone.
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- Excitons indirects dans des nanoplaquettes colloïdales de type cœur-couronne
- Comment la structure microscopique définit la dimension des hémimicelles d’alcanes semi-fluorés à la surface de l’eau
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- Les défis de l’operando, ou comment suivre des nanoparticules à l’échelle atomique lors d’une réaction chimique