Présentation CFP 5 novembre 2010
Laboratoire de Physique des Solides
UMR 8502
http://www.lps.u-psud.fr
Visite du LPS le 24 novembre
Présentation CFP 5 novembre 2010
Créé à la rentrée universitaire de 1959 par
R. CASTAING †
J. FRIEDEL
A. GUINIER †
• Structure électronique / Organisation de la matière
• Couplage expérimentation - théorie
• Instrumentation innovante
P.-G. DE GENNES † (61-71)
(Prix Nobel de Physique 1991)
• Matière molle
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Un des plus importants laboratoires nationaux de recherche en matière condensée
12 500 m2 de locaux
15 équipes réparties sur 3 axes de recherche
200 à 250 personnes au quotidien
Budget annuel 3M€ HT hors salaire (14 M€)
100 permanents (Enseignants-chercheurs, CNRS)
50 Ingénieurs, Techniciens, Administratifs
35 Thésards
+ post doc, visiteurs, stagiaires
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Structuration de l’activité scientifique en 3 axes
Axe I: Nouveaux états électroniques de la matière
Axe II: Phénomènes physiques aux échelles réduites
Axe III: Matière molle et interface-physique biologie
~1/3 des chercheurs par axe
Lieu de définition des projets d’élaboration des priorités scientifiquesgère « espaces communs thématiques » (avec IT)
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• Une supraconductivité exotique (supra 1911-HTc 1986)
Cuprates à Haute température critiqueCobaltates, boratesPnictures de fer
• Un nouveau magnétisme induit par la frustration
Nouveaux états électroniques de la matière
Découverte de nombreux matériaux qui présentent de nouveaux états quantiques,
matériaux aux propriétés remarquables
Contact Philippe Mendels
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Des cuprates supraconducteurs aux nouveaux pnictures de fer
e-
trou
Pseudo-gap
Métalétrange
SUPRA
AF
0.05 0.25
dopage des plans
Pnictures Ba(Fe1-x Cox)2As2
0.150.05
SUPRA
AF
dopage des plans
Cuprates YBa2Cu3O7−x
pression
Supras Organiques
Systèmes basse dimension
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Quelle est la structure électronique?
hve-
f
q
Crystal
Contact : Véronique Brouet
LaFeAsO
Ba(Fe1-x Cox)2As2
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0 ,. ijjiij JSSJ
H
Nouveaux états quantiques frustrés
Des systèmes modèles, de nouveaux fondamentaux!
• Ordre à longue distance• Fluctuations quantiques• Excitations collectives
• Liquide de spins 2D, 3D(?)• Fluctuations quantiques• Excitations locales
Contact Philippe mendels
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Les outils d’investigation expérimentale
• Techniques extrêmes Pression (C. Pasquier)
Basse température Haut champ
• Techniques locales RMN µSR
• Spectroscopies originales ARPES Pompe-sonde
• Etudes de structures Neutrons RX Synchrotron
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Les outils d’investigation expérimentale
• Techniques extrêmes Pression Basse température Haut champ
• Techniques locales RMN (J. Bobroff)
µSR• Spectroscopies originales
ARPES Pompe-sonde
• Etudes de structures Neutrons RX Synchrotron
Canne 27 mK
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Les outils d’investigation expérimentale
• Techniques extrêmes Pression Basse température Haut champ
• Techniques locales RMN µSR (P. Mendels)
• Spectroscopies électroniques ARPES (V. Brouet)
Pompe-sonde (M. Marsi)
• Etudes de structures Neutrons RX (P. Foury)
Synchrotron (D. Le Bolloc’h)
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Phénomènes physiques aux dimensions réduites
•Structure de nano-objets : échelle atomique
•Excitations optiques dans des nano-objets
•Nano-magnétisme : taille des parois, longueur de diffusion de spin
•Physique mésoscopique, transport quantique : longueur de cohérence de phase, longueur de pénétration de l’ordre supraconducteur
•Nouveaux outils : microscopie électronique à pertes d’énergie, microscopie tunnel à électrons balistiques
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Physique mésoscopique: Transport à l’échelle de la cohérence de phase
Graphène: 2D Coexistence effet Hall quantique et supra conductivité ?
Systèmes: métaux, semiconducteurs, graphène, nanotubes … Exemple: Supraconductivité de proximité = sonde de la cohérence
Méthodes expérimentales: Transport I(V), mais aussi mesures sans contacts à haute fréquence;micro -résonateur supra conducteur, couplage inductif ou capacitif, Très basses températures, nanofabrication
Dimère de Gd@C82
Nanotubes et métallofullerènes 1D et 0D: Compétition effet Kondo et Josephson
S
S
SS
S
S
2mm
Contacts : Hélène BouchiatMarco Aprili
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BaO TiO2 FeO Microscopie et spectroscopie originales
Simulations ab initio
Nanooptique : plasmons, émetteurs quantiques, métamatériaux
Structure, propriétés électroniques et optiques à l’échelle nanométrique et atomique (STEM)
Nanotubes, graphène(s)Interfaces : spintronique, électronique, oxytronique
Contacts : Odile StéphanMathieu Kociak
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J
AIB
AVT
IT
Imagerie et Dynamique en magnétisme
GaAs:Mn , T = 104 K| j | = 4,4 GA/m2
Dt = 1,8 msPistes de 4 mm
Déplacement de parois magnétiques par courant électrique
Imagerie de domaines et parois magnétiques
MFM Co/Au/Co images 2 mm BEEM
Contact : André Thiaville
Spintronique, Mémoires magnétiques
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Organisation et dynamique de la matière condensée
• Nanotubes : structure, dynamique par diffraction des rayons X et neutronsTransport de l’eau : filtration par osmose inverse (NT carbone et imogolite aluminosilicates)
Pascale Launois
• Dynamique d’auto-assemblage de matériaux mésoporeux (auto-assemblage de micelles suivi en temps réel par diffusion X et neutrons)Marianne Impéror-Clerc
• Interaction entre inclusions dans une membrane fluide maîtriser la répartition et l’orientation de nano-objets dans une matrice à comportement mécanique contrôlableDoru Constatntin
Utilisation du rayonnement synchrotron
Contact : Pierre Antoine Albouy
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Organisation – Dynamique – Propriétés – Fonctionnalités
matière organique
et biologique
Mésophases et
polymères
Interface physique-biologie
Surfaces et interfaces
Interfaces liquides
Tissus et fibres biologiques
ADN condenséAuto-
assemblage
Fluides complexes
polymères
Surfaces de polymères
Matière molle et interface physique biologie
Contact : Jean Doucet
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??
Interfaces Mousses / émulsions
tensioact ive
polymères part icules
protéinestensioact ive
polymères part icules
protéines
Mousses
solides
hautement structurées
100 µm5 mm
Mousses
d’émulsions
Interfaces liquides
Systèmes complexes et stimulables
Contact : Dominique Langevin
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Promotion d’adhésion aux interfaces entre polymères en conditions de co-extrusion
4.0µm
Rôle de la nano et microstructuration sur la friction et le mouillage
θ
• Possibilité de contrôler la rugosité géométrique• Connu : la rugosité affecte l’adhésion et le
mouillage
Question : rôle de l’anisotropie sur la friction, rôle du couplage entre les aspérités.Techniques : e-lithographie, mouillage, AFM…
• Interface renforcée par des copolymères greffés in situ et l’adhésion est pilotée par les copolymères et la cristallinité.
Question : vérifier le lien entre cristallinité interfaciale dans des conditions proches de la réalité industrielle etmodélisation du greffage/diffusion/convection.
Adhésion et friction des polymères
Contact : Frédéric Restagno
AFM morphologie d’interfacecollaboration
collaboration
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~100µm ~2µm~mm
muscle (fibre:cell)
Approche tissulaire et structurale : effets chimiques et sur les architectures moléculaires, Outils : imagerie par micro-fluorescence X, diffraction de rayons X
Approche cellulaire et mécanique: comportement des cellules précurseurs des fibres sous contrainte mécaniqueOutils : culture cellulaire, sollicitation mécanique cyclique, microscopie de fluorescence
accumulation de calcium (rouge) pathologique au centre des fibres ‘myopathes’
Analyse cellulaire et tissulaire à finalité biomédicale- une approche de physicienstravail en collaboration avec des biologistes et des médecins
effets de la mécanique sur l’apparition d’agrégats protéiques pathologiques sur des cellules en culture
repos après fatigue
no
n m
uté
mu
té
Dispositif d’étirement cycliquede cellules en culture
Tissus et fibres biologiquesContact : Fatma Briki
Compréhension du mécanisme d’agrégation de protéines ducytosquelette musculaire (desmine) suite à une mutationpathogène de type myopathie
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Bactérie
ADN50-100nm
Virus bactérien Particules viromimétiquesBactéries et biofilms
• « soft materials » complexes et hétérogènes
• Processus dynamiques multiples sur de larges échelles de tempsSystèmes biologiques
Objectifs: comprendre
• l’éjection de l’ADN• la condensation d’une chaîne unique en milieu confiné(Diffusion de lumière, cryoME)
1-2nm
Objectifs :
• comprendre la dynamique de l’autoassemblage et de la maturation• Contrôler la fabrication de nano-objets(SAXS, SANS, EM)
Objectifs : Etudier
• les processus collectifs(microscopie de fluorescence)• les propriétés viscoélastiques des films(mesures de force)
Protéines virales
Polymère
-1
0
1
2
3
4
5
-1 0 1 2 3 4
D force (mN)
déplacement (mm)
Bactérie motileBiofilm
1mm
Capside contenant un fragment de l’ADN
Pelote Globule torique
Structure et dynamique d’objets biologiques auto-assemblésContact : Françoise Livolant
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Les théoriciens au LPS
Contact: Gilles Montambaux
• 20 membres, 1/5 du laboratoire
• 8 étudiants, 2 post-docs
– Fermions fortements corrélés
– Physique mésoscopique, dimensions réduites
– Graphène
– Oxytronique (interface LaAlO3 and SrTiO3)
– et aussi, spintronique, atomes froids, matière molle
Sur toutes ces thématiques, forts couplages avec les expérimentateurs,
en particulier au laboratoire, et aussi sur le plateau de Saclay.
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Instrumentation
• Acquisition de gros équipements et réalisation d’instrumentation innovante
– Microscope ultra-STEM à haute résolution spatiale et en énergie
– Microscope SEM-FEG pour fonctionnalisation de dispositifs (lithographie, imagerie)
– RMN du solide, en particulier Bobine 14T à large balayage en champ
– Plateforme de mesures de transport en conditions extrêmes (champ magnétique, température, pression)
– Dispositifs originaux de caractérisation par techniques rayons X
– Dispositifs d’élaboration de films minces, oxydes,systèmes mésoscopiques
– Microscopie champ proche (BEEM et MFM)
– Photoémission : ARPES et femto-ARPES
• Equipements collectifs
– Liquéfacteur d’hélium
– Centre d’usinage à commande numérique
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Activité scientifique en relation avec les grandes infrastructures de recherche
• Grands instruments Rayonnement synchrotron SOLEIL, ESRF
Diffusion des neutrons LLB, ILL
Champs magnétiques intenses
Lasers à impulsion courtes
• Centres de nanotechnologie Laboratoire de Photonique et de Nanostructure (actuellement à
Marcoussis, mais doit déménager sur le plateau de Saclay)
MINERVE (IEF-UPS)