é 8. Faits d’actualité - Institut des NanoSciences de Paris
 
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Faits d’actualité

Cette rubrique a pour vocation de mettre en exergue tous les mois une à deux actualités émanant des équipes de recherche de l’INSP.




octobre 2017
Un nouvel état quantique de la matière : le gaz d’excitons superfluide - Actualité INP CNRS - 17 octobre 2017

Des physiciens ont réalisé la première observation d’une condensation de Bose-Einstein d’un gaz d’excitons. Grâce à l’observation de vortex quantiques, l’équipe de recherche a mis en évidence la superfluidité du gaz, caractéristique de la condensation de Bose-Einstein.


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septembre 2017
Sonder les processus d’interaction dans une matrice solide avec une boîte quantique unique

Les boîtes quantiques (BQ) semiconductrices possèdent une structure électronique discrète qui en fait une excellente source de photons uniques et indiscernables. Les propriétés de cohérence des photons émis permettent également de remonter aux interactions fondamentales de la BQ avec son environnement. En menant des expériences d’interférence à deux photons sous excitation résonante et en fonction de la température, des chercheurs-res de l’INSP, en collaboration avec une équipe de théoriciens au Danemark, ont pu étudier l’interaction entre une BQ et les modes de vibrations du réseau cristallin. Dans une configuration expérimentale originale, deux processus d’interaction responsables de la perte de cohérence ont été identifiés, dus à des transitions réelles et virtuelles assistées par les phonons acoustiques.


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août 2017
Vers des photodétecteurs infrarouge à base de nanocristaux : étude de la dynamique du transport dans des puits quantiques colloïdaux

Les nanocristaux colloïdaux sont des nanoparticules de semiconducteur dont les propriétés optiques sont ajustables de l’UV au THz[1]. Ce sont surtout leurs propriétés de luminescence qui ont, motivé l’intérêt de la recherche et, plus récemment, leur utilisation comme source de lumière pour les écrans au niveau industriel. Ces nanocristaux sont également très prometteurs pour l’optoélectronique car ils combinent la robustesse des matériaux inorganiques avec la facilité de processabilité des matériaux organiques. C’est en particulier vrai dans l’infrarouge où les technologies actuelles demeurent coûteuses et complexes. C’est dans ce contexte que l’équipe Physico-chimie et dynamique des surfaces de l’INSP a choisi d’étudier les propriétés de (photo)-conduction de films de puits quantiques colloïdaux de HgTe[2], pour le design de composants bas coût et rapides. Les techniques conventionnelles basées sur des mesures optiques résolues en temps étant difficiles à mettre en œuvre dans l’infrarouge, les chercheurs ont utilisé la photoémission et la photoconduction résolues en temps pour sonder la dynamique des porteurs dans ces matériaux.


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juillet 2017
La recherche fondamentale au secours de la galvanisation des nouvelles nuances d’acier

L’impératif environnemental de réduction des émissions de CO2 des automobiles pousse l’industrie métallurgique à développer des aciers innovants plus légers tout en étant plus résistants. En effet, une réduction significative du poids des voitures permet de réduire la consommation en carburant mais également de les rendre plus compatibles avec les énergies renouvelables. Pour atteindre les performances mécaniques requises, les aciers à haute limite d’élasticité modernes (AHSS : Advanced High Strength Steels) sont enrichis massivement en éléments d’alliage légers comme l’aluminium, le manganèse ou le silicium. La ségrégation et l’oxydation de ces derniers, lors des recuits de recristallisation des tôles, nuisent fortement à l’adhérence et la durabilité du film anti-corrosif de zinc protecteur en causant des défauts délétères. C’est dans ce contexte fortement applicatif de la galvanisation, que depuis plusieurs années les chercheurs de l’équipe « Oxydes en Basses Dimensions » de l’INSP, en collaboration étroite avec leur partenaire industriel ArcelorMittal Research, scrutent les interfaces métal/oxyde afin de déterminer les conditions et les compositions optimales pour une meilleure tenue des couches anti-corrosives. En associant des expériences de science des surfaces à des calculs atomistiques ab initio, les chercheurs ont élaboré plusieurs solutions originales reposant sur l’application des couches tampons ou l’hydroxylation préalable de la surface.


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juin 2017
Processus d’adsorption-déformation dans les matériaux nanoporeux

Lorsque des molécules hôtes viennent décorer la surface d’un solide (on parle d’adsorption), elles la contraignent et la déforment de manière élastique. Les matériaux nanoporeux dont la surface est très grande (jusqu’à 1000 m2/g) sont particulièrement sensibles à cet effet avec des déformations pouvant atteindre la limite de rupture des solides poreux rigides et modifier de près de 30% le volume de solides poreux mous (aérogels de porosité supérieure à 97%). La compréhension fondamentale des aspects mécaniques et thermodynamiques de ce couplage adsorption-déformation et de son rôle éventuel dans le processus d’évaporation de fluides confinés dans des nanopores (idée originale développée à l’INSP) fait l’objet d’intenses recherches [1,2]. Celles-ci s’appuient sur les progrès significatifs dans la fabrication de solides nanoporeux structurés et mieux caractérisés, mais se heurtent en premier lieu aux difficultés de mesures des propriétés mécaniques à l’échelle nanométrique de solides anisotropes. Dans ce contexte, les recherches menées à l’INSP en collaboration avec une équipe de l’ENS [3] viennent d’aboutir pour la première fois à la caractérisation complète des coefficients élastiques d’une matrice nanoporeuse, le silicium poreux, qui est une réalisation à une échelle inhabituelle, nanométrique, d’une structure en nid d’abeille désordonnée. Cette étude révèle également l’existence d’effets de taille finie et d’une forte contribution des effets élastiques de surface à l’énergie du système solide-fluide.


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mars 2017
Pentamères imbriqués de silicium : une organisation originale dans les nanorubans de Si/Ag(110)

Dix ans après leur découverte, les nanorubans de silicium obtenus par épitaxie sur une surface (110) d’argent livrent enfin leur secret. à l’origine de l’engouement pour le silicène, ces nanorubans ont d’abord été présentés comme les analogues du graphène pour le silicium. En effet, des études théoriques ont montré qu’un arrangement hexagonal d’atomes de silicium possède des propriétés semblables à celles du graphène : forte mobilité des porteurs, présence de cônes de Dirac, effet Hall quantique de spin. Avec la possibilité d’un dopage contrôlé, cela en fait un matériau de choix pour la microélectronique du futur. Afin de lever des doutes concernant l’existence de cônes de Dirac pour les nanorubans, des chercheurs de l’INSP, de Marseille[1] et Rome[2] se sont penchés sur leur structure. En confrontant leurs résultats de diffraction de rayons X et de microscopie à effet tunnel à l’ensemble des modèles proposés, ils ont pu démontrer que le silicium était en fait organisé sous forme de pentamères imbriqués.


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janvier 2017
Cavités acoustiques dans des micro-piliers

La mesure du déplacement mécanique présente un grand intérêt pour la recherche fondamentale et appliquée. La façon la plus performante de mesurer le déplacement d’un nano-résonateur mécanique est de le coupler avec une cavité optique. L’étude de ce couplage est l’essence de l’opto-mécanique. Ce domaine est en forte expansion, avec des applications pour des mémoires non-volatiles, à la mesure des forces très faibles, au ralentissement et au stockage d’impulsions lumineuses pour les mémoires quantiques, au transfert d’états quantiques entre photons et phonons, avec des retombées en information quantique. Ces dernières années, des chercheurs ont réussi à atteindre un régime dans lequel les effets de la rétroaction de la lumière sur le résonateur mécanique sont mesurables et peuvent même être utilisés pour contrôler son énergie mécanique, par exemple en le refroidissant. C’est dans ce cadre que des chercheurs de l’équipe « Acoustique pour les nanosciences » de l’INSP ont développé un modèle semi-analytique fondé sur la méthode des matrices de diffusion qui permet de prédire les modes acoustiques confinés dans des nano et micro-piliers. Le fort taux de couplage entre les modes acoustiques et optiques confinés dans une cavité réalisée à l’aide d’un super-réseau de GaAs/AlAs (Figure 1 a) fait de ce type de système un candidat prometteur pour réaliser des cavités opto-mécaniques.


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