Institut des
NanoSciences de Paris
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Faits marquants

Sont présentés dans cette rubrique certains travaux de notre équipe les plus marquants et des « faits d’actualités », articles vulgarisés affichés à « la une » du site de l’INSP. Ils peuvent faire également l’objet de communiqués de presse et être relayés sur les sites de nos tutelles.


- 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. lire la suite

- Des phonons qui vivent plus longtemps que prévu

La maîtrise des échanges thermiques et la recherche de nouveaux matériaux thermoélectriques sont devenues des enjeux majeurs dans le fonctionnement des dispositifs microélectroniques. La chaleur est transportée majoritairement par les phonons dans les semi-conducteurs et la connaissance de leur libre parcours moyen (LPM) est donc très importante. lire la suite

- Renversement d’aimantation : les ondes acoustiques se font entendre

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. lire la suite

- Des ondes acoustiques guidées dans des nano-objets

Aux tailles nanométriques et aux fréquences supérieures au gigahertz, l’étude des vibrations de nano-objets individuels est un défi expérimental d’envergure qui stimule une communauté de physiciens. Par ailleurs, les vibrations acoustiques des nano-objets sont de véritables « empreintes digitales » pour caractériser précisément des variations de taille, de forme ou de composition… Certains imaginent même que ces nano-objets pourraient conduire à la conception de microscopes acoustiques de résolution nanométrique. lire la suite

- 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 sans les toucher. Ils sont générés au moyen de nombreux transducteurs ultrasonores déphasés circulairement. Les chercheurs de l’équipe 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. A la manière d’un hologramme, ces ondes de surface rayonnent dans le fluide adjacent et forment des vortex acoustiques. lire la suite

- Focalisation d’une onde élastique dans un cristal phononique : pourquoi la tâche focale est-elle plus large que prévu ?

La trajectoire d’une onde élastique se propageant dans un cristal phononique présentant un gradient de ses propriétés élastiques peut être calculée rigoureusement. Toutefois, lorsque l’on fait l’expérience, ou que l’on simule les déplacements acoustiques à la surface du système, on trouve un résultat qui peut être significativement différent de ce que prévoit la théorie. Des chercheurs de l’équipe ont montré que la véritable explication se trouvait dans la forme des contours équi-fréquence qui peuvent s’écarter notablement d’un cercle et induire ainsi une anisotropie non désirée. lire la suite

- Vibration libre d’un nanofil de cuivre

La mise en vibration cohérente de nanosystèmes donne l’opportunité de sonder leurs propriétés élastiques à l’échelle du nanomètre. Le paysage vibrationnel de ces petites entités dépend certes de paramètres intrinsèques tels que la taille, la forme, les constantes élastiques mais également la nature du couplage avec l’environnement et plus particulièrement avec le substrat sur lequel elles reposent. Ainsi, l’étude de systèmes modèles habituellement privilégiée par l’équipe se heurtait à un manque de confinement acoustique au sein de ces nanosystèmes. Cette limitation a été récemment levée grâce à l’utilisation de nanofils libres, en collaboration avec l’IM2NP d’Aix-Marseille et le GSI Helmholtz Centre for Heavy Ion Research de Darmstadt. lire la suite

- Comment un mode de la bande interdite phononique se confine-t-il dans un défaut ?

Après qu’une équipe de théoriciens du MIT a démontré que des phonons et des photons pouvaient être localisés simultanément au sein d’une même cavité créée dans une nanostructure de silicium, s’est posée la question de leurs interactions mutuelles. C’est dans ce contexte que des chercheurs de l’équipe, en collaboration avec un groupe de l’IEMN de Lille, ont étudié la dynamique de confinement d’une onde élastique, dans un défaut de type « lacune » introduit au sein d’un cristal phononique bidimensionnel. Ils ont mesuré in situ par des expériences résolues en temps, les déplacements associés aux modes acoustiques localisés dans le défaut. lire la suite

- Acoustique cohérente : le terahertz est franchi !

Réaliser des émetteurs et récepteurs d’ondes acoustiques cohérentes qui puissent fonctionner dans le domaine de fréquence du terahertz permettrait notamment de faire de l’imagerie acoustique de nanostructures. Ces phonons acoustiques à de telles énergies interagissent avec les excitations électroniques et permettent d’envisager une nouvelle spectroscopie des propriétés électroniques des nanostructures semi-conductrices, voire un contrôle de leurs propriétés optiques. Des chercheurs de l’équipe ont fait un pas important dans cette direction en franchissant pour la première fois le cap du terahertz grâce à des super-réseaux ! lire la suite