Rapport d`activité 2007-2012 - Institut des NanoSciences de Paris

Institut des NanoSciences de Paris
Rapport d’activité
2007-2012
© CNRS Photothèque / Cyril FRESILLON
Table des matières
Pages
Message de la direction
Organigramme
Rapports des équipes
Axe 1 : Nanostructures quantiques : de l’objet modèle aux systèmes
quantiques complexes
E1 : « Nanostructures et systèmes quantiques »
E2 : « Dispositifs quantiques contrôlés : nanofabrication,
propriétés électroniques et magnétiques »
Axe 2 : Confinement et transport en optique et acoustique
E3 : « Acoustique, optique et thermique ultra-rapides dans
les nano-systèmes »
E4 : « Nanostructures et optique »
E5 : « Milieux désordonnés multi-échelles : biophotonique, couleur »
Axe 3 : Structure, dynamique et réactions aux interfaces
E6 : « Couches nanométriques ; formation, interfaces, défauts »
E7 : « Physico-chimie des surfaces fonctionnelles »
E8 : « Dynamique des interfaces »
E9 : « Mécanique multi-échelles des solides faibles »
Axe 4 : Nanomatériaux : croissance, polarité et excitations fortes
E10: « Croissance et propriétés de systèmes hybrides en couches minces »
E11 : « Oxydes en basses dimensions »
E12 : « Agrégats et Surfaces sous excitation intense »
Annexes
Annexe 1 : Plateformes et services
Annexe 2 : Plan de formation de l’unité (PFU)
1
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58
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102
109
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195
207
219
Message de la direction
L’Institut des NanoSciences de Paris (INSP) est une unité mixte de recherche
(UMR7588) ayant pour tutelle l’Université Pierre et Marie Curie et le CNRS. Ses
effectifs à ce jour se montent à 186 personnes : 82 chercheurs et enseignants-chercheurs,
38 ITA-IATOS, 12 émérites et bénévoles, 2 chercheurs ayant le statut de visiteur de
longue durée, 42 doctorants et 10 post-docs. Le laboratoire structuré en 12 équipes de
recherche regroupées selon 4 axes poursuit majoritairement des activités dans le
domaine des nanosciences selon des approches physiques ou physico-chimiques. L’INSP
se consacre à la recherche et la compréhension des phénomènes nouveaux qui
apparaissent dans la matière lorsqu’une échelle de structuration entre en compétition
avec une grandeur physique caractéristique. Notre institut regroupe d’une part des
chercheurs et ingénieurs ayant des compétences dans l’étude et l’analyse des propriétés
physiques s’appuyant sur de nombreux dispositifs de caractérisation et d’étude
(spectroscopies résolues en temps, spectroscopie électronique STM, chambres d’analyse
et d’étude des surfaces, sources d’ions rapides et d’ions multichargés, simulation
numérique …) et d’autre part des moyens importants d’élaboration et de structuration
(chambres de croissance pour l’épitaxie par jet moléculaire, l’ablation laser ou la
pulvérisation magnétron, une centrale technologique permettant la lithographie, des
moyens de synthèse chimique….).
La période couverte par ce rapport, allant du 1er janvier 2007 au 30 juin 2012, a
été marquée par un fort renouvellement de nos effectifs (environ 30%) qui a favorisé
l’intégration de notre institut en une UMR homogène. Les frontières des équipes issues
de 4 laboratoires du campus Jussieu, qui ont donné naissance à l’INSP le 1 er janvier
2005, se sont donc estompées et les collaborations à l’intérieur du laboratoire se sont
multipliées. L’INSP garde toutefois quelques traces de l’histoire de sa création
notamment au travers de la présence au laboratoire de nombreux enseignantschercheurs extérieurs à l’UPMC. Dans ce contexte, la perte de la tutelle de l’Université
Denis Diderot, accompagnée du départ ou non renouvellement de 10 personnes (4
enseignants-chercheurs et 6 ITRF) a lourdement pesé sur les politiques de recrutement
et de promotion (outre une perte financière). Nous avons ainsi dû renforcer les services
généraux par des recrutements (mécanique, informatique, gestion, administration).
En dépit d’une marge de manœuvre ainsi réduite, nous avons pu mener plusieurs
actions de renforcement et développement d’activités scientifiques :
 L’équipe « Nanostructures et systèmes quantiques », qui présentait une pyramide
des âges très défavorable en 2007 a été considérablement renforcée avec trois
nouveaux enseignants-chercheurs, un chercheur et un ingénieur. Des
investissements expérimentaux conséquents ont également été réalisés et cette
équipe a désormais tous les atouts pour être très compétitive dans le domaine de
la Nanophotonique.
 L’équipe « Dispositifs quantiques contrôlés : nanofabrication, propriétés
électroniques et magnétiques » dotée de compétences et d’instruments
remarquables dans le domaine de la spectroscopie tunnel a su attirer deux jeunes
chercheurs CNRS.
 L’activité lancée par Agnès Maître en 2005 dans le domaine de l’optique des
nanostructures s’est bien développée tant par l’arrivée de deux enseignantschercheurs et d’un assistant-ingénieur que par la création de nouveaux dispositifs
expérimentaux.
 Le recrutement en 2010 d’une Chargée de Recherche (CR1) dans l’équipe
« Croissance et propriétés de systèmes hybrides en couches minces »,
concomitante avec l’acquisition d’une nouvelle chambre de croissance MBE de
composés III-V va permettre à ce groupe de répondre à la demande croissante
1

d’échantillons au laboratoire et favorise déjà de nouvelles collaborations interéquipes.
Le renfort de deux professeurs de l’Université de Marne La Vallée a permis à
l’équipe « Mécanique multi-échelles des solides faibles » d’élargir son périmètre.
Cette politique a été partiellement menée grâce à une bonne attractivité du laboratoire
qui a permis l’arrivée par mutation de 9 chercheurs et enseignants-chercheurs. C’est
ainsi que nous avons pu partiellement répondre à notre désir de renforcer le potentiel
des théoriciens du laboratoire par le venue d’un jeune Maître de Conférences.
Néanmoins plusieurs actions n’ont pu être menées et des choix difficiles ont dû être faits.
Une riche activité sur les batteries a été ainsi abandonnée. L’équipe « Milieux
désordonnés multi-échelle : biophotonique, couleur » qui poursuit un programme d’étude
original sur les matériaux biomimétiques n’a pu recevoir le renfort nécessaire. De même
l’objectif de permettre à l’équipe « Dynamique des interfaces » de dépasser la taille
critique n’a pu être atteint.
Ces quatre dernières années ont été très actives pour l’INSP qui a dû mener de front
plusieurs grands chantiers. 2010 a été l’année du retour de l’INSP sur le campus Jussieu
et l’occasion d’une très forte mobilisation pour ce déménagement depuis le campus
Boucicaut puis pour la réinstallation et le redémarrage de nos activités. Beaucoup
d’énergie a été dépensée, dès 2009, par l’ensemble du personnel du laboratoire pour
programmer ce déménagement, recenser puis conditionner les matériels et réadapter les
expériences au nouvel environnement sur Jussieu durant toute l’année 2011. Le rodage a
parfois été difficile et les retards pour le redémarrage ont pu dépasser un an pour
certains équipements à cause de disfonctionnements (climatisation, circuits de
refroidissement, hottes…).
Les perturbations induites par les travaux de désamiantage vont malheureusement
continuer d’impacter lourdement la vie et l’activité de notre laboratoire. Nous avons dû
gérer au printemps dernier un n-ième déplacement de notre atelier général de
mécanique dans des locaux que l’on espère définitifs. Nous entrons désormais dans une
nouvelle phase avec la tranche « Ouest-Centre » qui est mise en chantier. Une
conséquence directe pour le laboratoire est le déménagement ou l’arrêt temporaire de
deux équipements mi-lourds que nous avons dans nos sous-sols : une source d’ions
multichargés, « SIMPA », et un accélérateur d’ions, « SAFIR ». Si la source SIMPA a pu
être partiellement réinstallée dans des locaux à Jussieu, cela n’a pas été possible pour
SAFIR car l’utilisation de deutons et la production éventuelle de neutrons nécessitent
des locaux fortement protégés vis-à-vis des radiations. Il a donc été décidé de laisser
l’accélérateur sur place et de le protéger par un sarcophage pendant la durée des travaux
estimée à 18 mois. Des négociations sont en cours pour permettre à l’équipe « Couches
nanométriques : formation, interfaces, défauts » de travailler sur un autre accélérateur à
Namur.
Nos nouveaux locaux ont permis une organisation plus rationnelle du laboratoire que
celle qui prévalait sur le campus Boucicaut avec le regroupement des membres de
chaque équipe sur un même plateau. Nous avons également pu considérablement
développer notre salle blanche qui occupe désormais 250 m2 : 170 m² de locaux propres,
dont 80 m² en classe de propreté ISO 6 et 90 m² en classe ISO 7. De nouveaux
équipements ont été acquis et un ingénieur de recherche a été recruté en 2010. La salle
blanche de l’INSP constitue désormais un solide rouage du consortium de salles blanches
labellisées « centrales de proximité de second cercle Paris Centre » qui regroupe cinq
entités de recherche : l’INSP, l’ENS, l’ESPCI, l’Université Paris Diderot-Paris 7 et
l’Observatoire de Paris. Nous avons veillé lors de nos derniers recrutements à attirer des
chercheurs qui sont déjà familiarisés avec les centrales de technologie ce qui est le cas
2
pour 5 d’entre eux dont 4 ont été formés au Laboratoire de Photonique et de
Nanostructures (LPN) à Marcoussis. Notre salle blanche et ce renfort en nouvelles
compétences constituent un atout pour le développement de l’INSP dans le domaine des
nanosciences.
Un autre grand chantier s’est ouvert pour l’INSP en 2010 avec le lancement du grand
emprunt. Compte tenu de la richesse culturelle que l’on peut rencontrer à l’INSP qui
rassemble des chercheurs formés en physique de la matière condensée, en physique
atomique, en chimie, en optique, en acoustique… le choix de la participation du
laboratoire aux projets qui émergeaient au sein de l’UPMC s’est avéré difficile. L’INSP a
pris une part importante à la constitution et la réussite de deux projets de LABEX qui
ont été acceptés (MATISSE et PLAS@PAR). Durant cette même période les chercheurs
du laboratoire se sont également fortement mobilisés autour de projets d’EQUIPEX.
Gouvernance et vie du laboratoire
Le directeur travaille en permanence avec 3 directeurs adjoints assistés par
l’administrateur du laboratoire. Cette équipe de direction se réunit au minimum une fois
par semaine. Les discussions concernant la vie scientifique ou matérielle du laboratoire
sont menées à l’échelle des équipes et à celle de l’institut au sein du conseil de
laboratoire. Ce conseil, présidé par le directeur, est formé de 13 membres élus, dont 8
chercheurs et enseignants-chercheurs et 5 ITA-IATOS et de 6 membres nommés ; 2
représentants des doctorants sont invités à y assister. Il se réunit environ 6 fois par an et
est, en quelques occasions, précédé d’une réunion des responsables d’équipe agissant en
conseil scientifique. Par ailleurs les multiples évènements qui ont émaillé la vie du
laboratoire (mise en place de la LRU, déménagement, initiative du grand emprunt….)
ont donné lieu à plusieurs assemblées générales.
La direction du laboratoire s’appuie également sur les conseils d’une commission hygiène
et sécurité et d’une commission des personnels.
Effectifs, politique de recrutement et promotions
45 enseignants chercheurs (dont 42% de femmes) et 37 chercheurs CNRS (dont 19% de
femmes) travaillent actuellement à l’INSP. Ces effectifs sont restés globalement stables
au cours de la période couverte par ce rapport mais avec un important renouvellement
atteignant 27%.
Nous avons eu 9 départs de chercheurs CNRS pour 8 arrivées dont 3 par mutation. Nous
avons bénéficié de 5 recrutements : 1 en section 04, 1 en section 05, 2 en section 06 et 1
en section 14 ; le recrutement d’un seul chercheur dans notre section de rattachement
(05) apparaît faible sur une période de 5,5 ans et un effort devra être fait pour présenter
de bons candidats sur les concours de cette section.
12 enseignants-chercheurs ont quitté l’INSP (7 départs à la retraite et 5 mutations dont
deux suite à des promotions MC-PU ; il est à noter que 4 de ces enseignants-chercheurs
appartenaient à l’Université Denis Diderot) et nous avons accueilli 13 enseignantschercheurs (7 recrutements et 6 mutations).
Nous avons de façon volontariste recherché des candidats à la mutation pour compenser
les départs non remplaçables des enseignants-chercheurs de l’Université Denis Diderot
dont nous avons perdu la tutelle et pour permettre la création de postes de Professeur à
l’INSP ; cette politique est nécessaire eu égard notamment aux importants
investissements et développements expérimentaux réalisés par l’INSP et ses équipes de
recherche depuis sa création. Par ailleurs il convient de noter que l’arrivée sur mutation
de 9 chercheurs et enseignants chercheurs démontre l’attractivité de notre laboratoire.
3
La répartition actuelle des 45 enseignants chercheurs de l’INSP entre les corps de
Maître de Conférences (30) et de Professeur (15) est au dessous du niveau national et
plus encore si l’on considère les seuls enseignants relevant de l’UPMC (24 MC et 8 PU
soit 25%). Nous poursuivons donc depuis la création de l’INSP une politique active pour
la promotion des MC HDR, soit par des créations de postes, soit par des transformations
de postes. Avec l’appui de l’UPMC et de la Faculté de Physique, envers lesquelles nous
sommes très reconnaissants, nous avons ainsi pu obtenir 4 promotions MC-PU
auxquelles s’ajoutent 3 départs sur promotions MC-PU sur des postes extérieurs au
laboratoire. Cet effort devra être poursuivi car nous conservons un large vivier de bons
candidats (8 MC HDR) et qu’il est souhaitable que l’INSP puisse occuper une plus large
part dans le corps professoral de l’UPMC. Par ailleurs les enseignants-chercheurs de
l’UPMC ont obtenu 7 promotions par changement de grade : 1 MC-MCHC, 3 PU-PU1, 3
PU1-PUCE.
Au niveau du CNRS, le rayonnement des chercheurs du laboratoire s’est également
traduit par 11 promotions : 8 passages CR1-DR2, 2 passages DR2-DR1, 1 passage DR1DRCE.
20
15
10
5
+ 66
61/65
56/60
51/55
46/50
41/45
36/40
31/35
0
24/30
Nombre de personnes
Chercheurs et enseignants-chercheurs au 31-07-2012
Ages (ans)
La pyramide des âges pour les chercheurs et enseignants-chercheurs traduit le fort
renouvellement et rajeunissement intervenu ces dernières années.
Le même phénomène est visible sur la pyramide des âges des personnels ITA-ITRF mais
ceci s’est fait au prix d’un très lourd déficit dans le nombre de postes. Depuis le 1er
janvier 2007, 29 agents ITA-IATOS ont en effet quitté l’INSP et nous avons enregistré
15 arrivées seulement, ce qui fait un déficit de 14 postes sur cette période de
cinq années et demie.
10
5
Ages (ans)
4
+ 66
61/65
56/60
51/55
46/50
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0
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Nombre de personnes
ITA - ITRF à l'INSP au 31-07-2012
Ce déficit trouve en partie sa racine dans le départ de 6 agents de l’Université Denis
Diderot (un décès, deux départs en retraite et trois réaffectations d’agents sur le campus
Tolbiac) qui n’ont pas été remplacés mais aussi par un solde négatif de 7 ITA CNRS (15
départs pour seulement 8 arrivées). Par contre, nous sommes reconnaissants à la
direction de l’UPMC et à la Faculté de Physique de son soutien pendant cette période
difficile puisque le déficit est d’un seul poste pour cette tutelle (8 départs et 7 arrivées).
Nous avons tenté de pallier cette diminution lourde et rapide de nos effectifs ITA-IATOS
par une réorganisation de certains services et une mutualisation accrue des compétences
et de plusieurs dispositifs expérimentaux mais ces non remplacements d’agents se sont
avant tout traduits par un alourdissement des tâches de chaque agent et un
affaiblissement conséquent du soutien aux chercheurs, enseignants-chercheurs,
doctorants et post-doctorants qui sont pour la plupart engagés dans des expériences
lourdes au sein d’un laboratoire qui développe et met en œuvre des équipements
conséquents (accélérateur, source d’ions, salle blanche, MBE et nombreux bâtis
d’évaporation et de croissance, 8 bancs d’optique ultrarapide….). Cet affaiblissement du
soutien technique est de surcroît intervenu dans une période difficile de déménagement
et réinstallation. La situation a aujourd’hui atteint un point critique et un soutien
renforcé des tutelles est indispensable.
Ce redéploiement et cet accroissement des charges et responsabilités ont été
accompagnés par un gros effort de formation de la part des agents. Ces actions ont été
récompensées par 19 promotions dans des grades ou corps supérieurs : 1 passage ADGTT, 1 TCN-TCE, 2 T-AI, 1 T-IE2, 2 AI-IE2, 5 IE2-IE1, 2 IE1-IEHC, 2 IE-IR2 et 3 IR2-IR1,
ce qui représente 14 promotions au choix et 5 réussites par concours.
Personnels permanents à l'INSP au 31-07-2012
30
Nombre de personnes
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0
Ages (ans)
Formation permanente des personnels
La correspondante formation de l’INSP est actuellement Michèle Jacquet (IE). Elle
accompagne et conseille tous les personnels de l’INSP (y compris les non permanents)
dans leurs démarches et définit avec la direction du laboratoire le plan de formation de
l’unité ; celui-ci est donné en annexe. Pour préparer la cessation d’activité de Michèle
Jacquet, qui interviendra en 2013, un biseau a d’ores et déjà été mis en place en 2012
avec Natalia Balabanova (AI).
5
Production scientifique et rayonnement
Le nombre total de publications dans des revues à comité de lecture (ACL) du laboratoire
de janvier 2007 à juillet 2012 est de 814 (soit près de 150 par an). Ceci conduit à un
indice de 2,5 publication/an et par temps plein équivalent recherche. Le pourcentage des
articles publiés dans des revues ayant un facteur d’impact supérieur à 3 est de 46% et de
11% pour les revues avec un facteur d’impact équivalent égal ou supérieur à celui de
Physical Review Letters. Par ailleurs, les chercheurs CNRS du laboratoire cosignent en
moyenne 3 publications par an et les enseignants-chercheurs 1,75.
Les travaux scientifiques décrits dans la suite de ce rapport ont conduit à 315
conférences invitées ou plénières.
Budget
La période qui s’achève a été marquée par une baisse des moyens financiers de l’INSP
Origine des crédits
2007
2008
2009
2010
2011
2012
Soutien de base CNRS
Soutien de base UPMC
Soutien de base UDD
TOTAL Soutien de base
523 500
321 829
53 102
898 431
438 684
321 829
53 102
813 615
438 684
321 529
0
760 213
438 000
321 529
0
759 529
375 000
321 529
0
696 529
333 000
321 529
0
654 529
Crédits de réinstallation
UPMC
502 508
296 990
200 669
422 000
0
0
Dotation supplémentaire
UPMC (Plateforme,…)
257 792
353 546
87 792
180 000
174 075
40 000
Dotation supplémentaire
CNRS (mi-lourd, …
TOTAL Dotation suppl.
95 000
352 792
140 903
494 449
162 000
249 792
42 000
222 000
40 000
214 075
40 000
80 000
154 383
268 012
61 168
199 941
786 494
38 110
212 755
666 105
41 233
139 968
802 506
158 666
82 700
658 985
143 598
254 050
994 615
53 608
176 427
659 990
134 649
1 159 194
253 530
1 173 623
103 041
1 204 181
327 794
1 213 077
196 145
1 498 418
Région
ANR
Europe
Autres contrats/
ressources propres
TOTAL Cont.-Ress.prop.
TOTAL
2 413 721 2 764 248 2 384 297 2 607 710 2 123 681 2 232 947
(15 % entre 2012 et la période 2007-2008). Cette baisse peut sembler modérée dans la
conjoncture actuelle, mais elle masque un changement drastique dans l’origine des
ressources financières du laboratoire et dans nos pratiques.
Dans le détail, on constate une baisse de 27 % sur le soutien de base (36 % pour le
soutien CNRS). Cette période a également été marquée par une érosion continue des
capacités de soutien sur projets, par nos tutelles. Ce constat est particulièrement
inquiétant pour l’UPMC (- 87% sur les dotations supplémentaires), mais vaut aussi pour
le CNRS (- 66 %).
Face à cette situation, les équipes de l’INSP se sont montrées extrêmement actives
comme en témoignent nos succès aux appels d’offres. Cependant, ces succès entraînent
6
une évolution de nos pratiques, marquées par la recherche incessante de crédits et de
réponses aux appels d’offres (Région, ANR, Europe, Ville de Paris, partenaires
industriels, Emergence UPMC, Labex, Equipex,…). Le laboratoire ayant obtenu un
nombre significatif de succès, ceux-ci se doublent d’une multiplication des justifications
et rapports à fournir. De plus, le poids de ces contrats est en constante augmentation et
représente 70 % du budget de l’INSP en 2012 (27 % en 2007, 46 % en 2010). Ceci rend la
pérennité de nos activités dépendante de notre capacité à maintenir ces rentrées
financières. Les prochaines années seront en particulier marquées par la baisse du
nombre de projets retenus récemment par l’ANR.
Enfin, sous la pression d’une augmentation forte de nos dépenses récurrentes
(fluides, indemnités de stage, contrats de maintenance, salle blanche,…) conjuguée à la
chute du soutien de base, on assiste à un transfert croissant de ces coûts vers les
contrats et à une situation tendue pour certaines activités.
Collaborations
Collaborations locales
 Labex MATISSE
L’INSP a participé dans le courant de l’année 2010 à des discussions pour déposer un
projet de Labex dans le cadre du grand emprunt. Initié par 4 laboratoires (LCMCP,
IMPMC, LRS et INSP), ce projet, intitulé « MATériaux, InterfaceS, Surfaces,
Environnement » (MATISSE) se situe au confluent de 3 disciplines : la Chimie (27%), la
Physique (37%) et les Sciences de la Terre (30%). MATISSE a été retenu dans la
première vague des Labex et ce consortium réunit finalement 18 partenaires avec 310
chercheurs et enseignants-chercheurs, 115 ingénieurs et techniciens. La participation de
l’INSP à MATISSE est très importante puisque nous en sommes le plus gros
contributeur au plan des ressources humaines (18%) et que les membres de l’INSP
participent activement aux diverses instances de MATISSE (comité de Direction, comité
scientifique et bureaux chargés d’animer les 7 axes de recherche de ce labex). MATISSE
est donc un puissant outil pour développer les collaborations entre des unités de Paris
Centre dont celles relevant de plusieurs facultés de l’UPMC.
 Labex PLAS@PAR
L’équipe « Agrégats et Surfaces sous excitations intenses » est l’un des partenaires du
Labex PLAS@PAR qui regroupe environ 130 chercheurs de 11 laboratoires (dont 7 de
l’UPMC). C’est un LABEX interdisciplinaire à la frontière de la physique, de
l’astrophysique, de la chimie-physique et des sciences de l’ingénieur avec de forts liens
avec les mathématiques appliquées et la simulation numérique. Il couvre les domaines
tels que : les plasmas peu denses de la magnétosphère terrestre, les plasmas froids, les
plasmas stellaires ou de tokamaks, ou encore les plasmas denses comme ceux de
l’intérieur des étoiles ou ceux induits par laser.
Collaborations régionales et nationales
 C-NANO Ile de France et ANR :
L’INSP est engagé dans de très nombreuses collaborations régionales ou nationales
notamment au travers de nombreux succès aux appels d’offres puisque l’on recense la
participation, durant cette période, à 20 projets C-NANO et 39 projets ANR.
 Relations avec le synchrotron SOLEIL :
Les chercheurs de l’INSP entretiennent des relations étroites et nombreuses avec le
synchrotron SOLEIL en travaillant activement sur les lignes de lumière :
 Sirius (diffraction de surface des X mous) : participation à la conception de
l’instrument et au comissionning prévu pour avril 2013,
7

SIXS (diffraction de surface des X durs) : co-obtention du financement d’une
chambre de catalyse in situ par C’Nano-IdF, thèse en co-tutelle,
 SMIS (spectroscopie IR) : conception et réalisation d’une chambre de réactivité
insitu,
 Tempo, Cassiopée (photoémission) : développement des TP du M2 international
« Nanomat »,
 Sextant (diffusion résonante des X polarisés) : M. Sacchi est responsable de
l’instrument jusqu’en septembre 2012. Son arrivée à l’INSP contribuera à
renforcer les liens avec SOLEIL.
Par ailleurs plusieurs chercheurs de l’INSP participent (ou ont participé) aux instances :
bureau du comité d’utilisateurs jusqu’en 2010, appartenance au Peer Review Committee
2, présidence du Peer Review Committee 3.
 GDR
Nombre de collaborations au niveau national se font au travers de la participation à des
GDR (l’INSP est ou a été impliqué dans une vingtaine de GDR dont certains ont donné
naissance à des réseaux européens).
Collaborations internationales
Les membres de l’INSP entretiennent de très nombreuses collaborations internationales
formalisées ou non qui se traduisent par un grand nombre de publications avec des
coauteurs étrangers.
 Le laboratoire international Franco-Argentin en Nanosciences LIFAN
A l’initiative de Claudine Noguera, une quinzaine de chercheurs de l’INSP, expérimentateurs et théoriciens, se sont impliqués dans une collaboration institutionnelle avec
l’Argentine, dans le cadre d’un Laboratoire International Associé LIFAN (Laboratoire
international Franco-Argentin en Nanosciences). Les partenaires incluent les membres
de l’ex LCAM (ISMO aujourd’hui) à Orsay et deux laboratoires argentins de la CNEA
(Commission Nationale de l’Energie Atomique), l’un à Buenos Aires, l’autre à Bariloche.
Soutenu par le CNRS, côté français, depuis 2009, ce LIA est en phase de demande de
reconduction.
La structure scientifique est en trois axes :
1) Systèmes hybrides associant métaux magnétiques et semi-conducteurs pour
l’électronique de spin,
2) Croissance et propriétés électroniques de couches métalliques sur des
diélectriques,
3) Nanophononique : ingénierie des phonons acoustiques et de leur transduction
dans les nanostructures.
L’action a permis de financer des missions dans les deux sens, de participer à l’installation d’un dispositif de GIFAD (Grazing Incidence Fast Atom Diffusion) à Bariloche, et
d’échanger des étudiants (co-tutelles et co-direction). Les travaux se sont traduits par
une quarantaine de communications conjointes en conférences et une quarantaine de
publications co-signées dans des revues ACL.
Implication de l’INSP dans la vie scientifique et universitaire
Participation à des instances universitaires
Les enseignants-chercheurs et chercheurs de l’INSP prennent une part active dans le
fonctionnement des instances de l’UPMC. Quatre membres du laboratoire participent
actuellement aux directoires de notre Université : 2 dans le directoire de la recherche, 1
dans le directoire des formations et de l'insertion professionnelle et 1 dans le directoire
des relations internationales. Par ailleurs 1 personne siège au CA et 1 autre au CEVU, 2
au comité technique de l’UPMC et 1 au comité technique paritaire.
8
L’INSP constitue la plus grosse entité de recherche de la Faculté de Physique ;
entièrement localisée sur le campus Jussieu, notre institut joue un rôle très important
dans l’animation et la vie de cette faculté. Deux membres de l’INSP ont été directeurs de
cette faculté pendant la période couverte par ce rapport et aujourd’hui la direction
adjointe et la direction du conseil scientifique sont assurées respectivement par un
enseignant-chercheur et un chercheur du laboratoire. Cinq personnes de l’Institut
siègent dans l’ensemble des collèges du conseil de la faculté, 3 dans le conseil scientifique
(+ 4 en tant que représentants du laboratoire), 1 dans le conseil des enseignements.
D’autres membres de l’institut s’investissent également dans les diverses commissions
de cette faculté : commission du tableau de service (1), commission du Personnel IATOS
(2), commission des thèses et habilitations (2). Les enseignants-chercheurs et chercheurs
de notre unité sont également très souvent appelés dans les groupes d’experts CNU pour
les sections 28 et 30 au titre de membres internes de l’UPMC. Notons enfin que deux
plateformes de l’UPMC ont pour responsables scientifiques des chercheurs
du
laboratoire :
- le service des basses températures (chargé de la récupération de l’hélium, de sa
liquéfaction et de la distribution d’azote liquide) géré par la faculté dont l’ACMO
est par ailleurs un ITA de l’INSP,
- le service des mesures physiques à basse température.
Des enseignants-chercheurs de l’INSP dépendant de l’UPMC ou d’autres universités
participent aux instances d’autres établissements d’Ile de France (conseil de l’’UFR de
Physique de l’Université Paris Diderot (2), Conseil scientifique du CNAM (1)).
Participation à d’autres instances (Comité National du CNRS et CNU)
L’INSP relève essentiellement des sections 03, 04 et 05 du CNRS et des sections 28 et 30
du CNU. Plusieurs chercheurs et enseignants-chercheurs du laboratoire ont été ou sont
membres élus ou nommés du comité national du CNRS ou du CNU (2 personnes pour
chacune des sections mentionnées au cours des mandatures recouvrant la période 20072012).Par ailleurs un chercheur du laboratoire a été élu au comité technique du CNRS.
Participation à l’animation de réseaux scientifiques
Les chercheurs du laboratoire collaborent activement au fonctionnement de réseaux au
niveau régional, national ou international. Très localement nous avons une part active
dans le fonctionnement des deux LABEX PLAS@PAR et MATISSE (comité de direction,
comité scientifique, bureaux thématiques). Au niveau de l’Ile de France, des membres
du laboratoire font partie des instances des DIM C’Nano et Oxymore. Au niveau national
et européen, plusieurs chercheurs appartiennent aux comités scientifiques de GDR. 3
chercheurs du laboratoire sont également membres de l’Observatoire des Micro et
NanoTechnologies (OMNT).
Participation aux comités scientifiques de grands instruments et
institutions
Les liens forts avec le synchrotron SOLEIL ont déjà été soulignés. L’expertise des
membres du laboratoire s’étend à d’autres synchrotrons tels ELETTRA en Italie.
L’expérience et la notoriété des équipes en charge de deux instruments mi-lourds au
laboratoire (la source d’ions SIMPA et l’accélérateur SAFIR) a conduit plusieurs
chercheurs de l’INSP dans les comités ou conseils scientifiques du GANIL à Caen, des
instituts de physique nucléaire à Orsay ou Max Planck à Heidelberg, de GSI à
Darmstadt, de l’Institut Helmoltz Jena et au comité d’expériences de la microsonde
LEELS à Saclay.
Au niveau national 5 chercheurs du laboratoire se sont très largement impliqués dans
des comités d’évaluation de l’ANR et plusieurs personnes ont participé (ou présidé) à
plusieurs comités d’évaluation AERES de laboratoires.
9
Au niveau européen, 3 membres du laboratoire participent (ou président) à des panels de
programmes de la commission européenne.
Enfin, deux chercheuses du laboratoire sont ou ont été coordinatrices des Sciences
Exactes au comité ECOS-Sud (Claudine Noguera de 2004 à 2008 puis Dominique
Vernhet depuis 2009)
Implication dans les enseignements
Les enseignants-chercheurs et chercheurs de l’INSP sont très impliqués dans les
activités d’enseignements et de formation. Des enseignants chercheurs interviennent
notamment dans la vie quotidienne de la licence et du master : 4 personnes sont dans
l’équipe de formation universitaire du Master (EFU), 4 personnes dans l’EFU de la
Licence et la coresponsabilité du tableau de service de la faculté de physique a été
assurée par une personne de l’INSP. Sur les trois portails L1 (cycle d’intégration) de
l’UPMC deux sont gérés par des enseignants chercheurs de l’INSP : Laurent Legrand
pour le parcours PCME (600 étudiants), Catherine Schwob pour le parcours MIME (800
étudiants). Par ailleurs, l’enseignement de la licence de physique à distance de l’UPMC
(200 étudiants, en collaboration avec le CNED) est entièrement géré par des
enseignants-chercheurs de l’INSP. Emily Lamour est la nouvelle Directrice adjointe du
Master de Physique et Applications après avoir été co-responsable de PHYTEM
(parcours commun entre l’UPMC et l’ENS Cachan). Plusieurs enseignants ont des
responsabilités de M2 et trois d’entre eux ont pris l’initiative de créer de nouveaux
parcours du master de physique et applications de l’UPMC (LUMMEX par Agnès Maître
et le master international Nanomat par Massimiliano Marangolo et Nadine Witkowski
en collaboration avec les Universités de Uppsala, Rome 3 et Anvers). Le laboratoire
compte 30 intervenants dans divers masters 2 de la région parisienne et des membres du
laboratoire participent à des formations complémentaires proposées par 5 écoles
doctorales dans la région parisienne ou en province. Par ailleurs, les chercheurs de
l’INSP sont intervenus dans 32 écoles internationales pendant la période examinée dans
ce rapport. Notons enfin que l’ensemble des chercheurs et enseignants-chercheurs du
laboratoire participe à l’encadrement d’un grand nombre de stagiaires en M1 et M2 (210
pendant la durée du contrat écoulé).
Thèses et HDR
Une politique active a été menée au laboratoire pour augmenter le nombre de
doctorants. Nous comptons aujourd’hui 42 doctorants pour un potentiel de 52 encadrants
HDR. Ce chiffre est honorable si l’on tient compte du contexte particulier du campus
Jussieu. La hausse de 20% du nombre de doctorants par rapport à l’année 2007 a été
obtenue au prix d’efforts importants pour diversifier les sources de financement en
répondant notamment à de nombreux appels d’offre (programmes « émergence » et
« convergence » de l’UPMC, allocations du labex MATISSE, C-Nano Ile de France, ANR),
en développant les cotutelles avec des laboratoires étrangers et en recherchant des
cofinancements. Cette stratégie a aujourd’hui atteint ses limites et nous espérons que les
réformes en cours dans la géographie et la gouvernance des écoles doctorales nous
permettront d’attirer un surcroît d’étudiants sur les allocations ministérielles et plus
particulièrement les allocations spécifiques accordées aux étudiants normaliens et
polytechniciens dans un contexte de rude compétition que nous espérons à l’avenir plus
équitable qu’aujourd’hui.
14 HDR et 62 thèses ont été soutenues pendant la durée couverte par ce rapport (soit
une hausse de 16%, en moyenne annuelle, par rapport au contrat précédent pour ce qui
concerne les thèses).
10
Contrats et valorisation
Europe
Les membres de l’INSP qui précédemment ne bénéficiaient d’aucun contrat européen ont
accompli ces dernières années un effort important et ont participé, sur la période 20072012, à 5 projets financés par la commission européenne : SPIRIT, TAILPHOX, Fing Art
Print et 2 actions COST.
Contrats ANR
L’INSP tire une part croissante de ses ressources financières des programmes financés
par l’ANR. Sur la période 2007-2012 les équipes de l’institut ont participé à 39 contrats
ANR et en ont obtenu 30 nouveaux pour 126 déposés, soit un taux de succès de 24% ;
53% sont des programmes blancs (avec un taux de succès de 22%). Plus du tiers des
nouveaux projets retenus a été coordonné par des membres de l’INSP.
Contrats régionaux
Les chercheurs de l’INSP ont été et demeurent très actifs dans le réseau C’Nano Ile de
France avec la participation de plusieurs d’entre eux dans les bureaux thématiques et
avec la soumission de nombreux projets. 20 d’entre eux ont été acceptés, souvent en
partenariat avec des équipes extérieures au laboratoire.
Après la mise en place de la LRU, l’UPMC a créé deux types d’appels d’offre très
compétitifs : « Emergence » et « Convergence ». Après un départ difficile, les membres de
l’INSP ont remporté leurs premiers succès et nous comptons désormais 4 projets
Emergence et 2 projets Convergence retenus.
Contrats industriels
L’INSP reste un laboratoire de recherche fondamentale mais les chercheurs de l’institut
ne négligent aucune occasion de nouer des liens avec le milieu industriel comme en
témoigne la liste très éclectique de nos 21 partenaires. Cet effort sera poursuivi et sans
nul doute favorisé par notre participation au LABEX MATISSE qui intègre un volet
important de groupes industriels ayant officiellement manifesté leur intérêt pour ce
consortium et possédant des ressources propres de recherche et développement.
Brevets
Preuve de l’intérêt croissant des chercheurs du laboratoire pour la valorisation de leurs
résultats, trois brevets ont été récemment déposés avec d’ores et déjà des extensions
internationales : « Dispositif piézoélectrique », « Procédé de modification de la direction
d'aimantation d'une couche ferromagnétique » et « Mécanisme étanche de transmission
de mouvements pour enceinte confinée et enceinte pourvue d’un tel mécanisme ».
Actions de communication
La présence, depuis le 1er janvier 2006, d’une attachée de communication, affectée à 50%
à l’INSP et à 50% à l’Institut de Minéralogie et de Physique des Milieux Condensés
(IMPMC) a permis de mener une politique très active dans ce domaine qui se traduit par
de multiples interventions de chercheurs du laboratoire dans les différents médias et à
l’organisation (ou la participation à) d’importantes manifestations et expositions. Une
cinquantaine de conférences grand public ont été données par des membres de l’INSP à
tous les niveaux de publics (des écoles et lycées aux universités Inter-Âges). Certaines
conférences ont eu lieu dans le cadre de manifestations (Fêtes de la Science, Cité
Européenne des Sciences au Grand Palais, salon de la culture et des jeux
mathématiques,….), d’expositions (Blow-up, images du nanomonde,…) ou de salons
(Inter. Mesur Expo à Paris, Micronora à Besançon). Les chercheurs sont également
intervenus sur les radios (8 fois) et télévisions (4 fois). D’autres media ont été utilisées : 3
courts métrages sur les nanoparticules d’or, articles de vulgarisation, livres (notamment
11
plusieurs ouvrages relatifs à la couleur des insectes). Enfin les chercheurs du laboratoire
ont été très étroitement associés à des évènements de communication majeurs.
L’ensemble de l’équipe « Dispositifs quantiques contrôlés : nanofabrication propriétés
électroniques et magnétiques » a ainsi contribué aux nombreuses manifestations qui ont
ponctué l’année des 100 ans de la supraconductivité. Des chercheurs de l’INSP sont
également intervenus dans plusieurs expositions consacrées à la couleur (« couleur sur
corps », « lumière et couleurs physiques », « un monde en couleur : de Gabriel Lippmann
à la nanophotonique »).
La participation des chercheurs de l’INSP à la Fête de la Science est particulièrement
importante. Lors des 7 années passées sur le campus Boucicaut, l’INSP et l’IMPMC
ouvraient au public et animaient ce mini campus pendant une semaine avec des visites
organisées d’expériences marquantes, l’animation d’ateliers et la tenue de conférences.
Depuis notre retour à Jussieu, nous prenons une part active au village des Sciences.
La présence d’une attachée de communication a également favorisé les actions de
communication interne. Cela passe notamment par une animation constante de notre
site WEB tant intranet qu’extranet. A cet égard, nous avons mis sur pied, à la fin de
l’année 2007, une procédure de sélection et de rédaction de faits scientifiques marquants
qui sont édités chaque mois sur le site WEB du laboratoire. Par ailleurs, aux côtés
d’évènements organisés chaque année tels que « la journée des entrants » ou celle
consacrée aux doctorants, nous avons pu organiser par deux fois des journées « hors
murs » permettant de rassembler l’ensemble des personnels du laboratoire autour de
présentations générales et d’ateliers consacrés à divers aspects de la vie du laboratoire.
Hygiène et sécurité
L’INSP est dans ses locaux rénovés du campus Jussieu depuis fin 2010. Le laboratoire
d’environ 190 personnes occupe 6500 m2 utiles et possède plus de 100 pièces
expérimentales dans lesquelles les techniques utilisées peuvent présenter des dangers
importants (risques lasers de puissance, vide, cryogénie, chimique, rayonnements
ionisants, usinages mécaniques, …).
La Direction du laboratoire, qui accorde beaucoup d’importance à l’application des règles
en matière d’hygiène et de sécurité, a nommé trois assistants de prévention (AP
anciennement ACMO) avec des spécialisations différentes. L’un d’eux, cryogéniste,
n’exerce pas directement ses fonctions à l’INSP mais est plus particulièrement chargé de
la mise en œuvre des règles d’hygiène de sécurité au Service des Basses Températures
(SBT), service commun géré par la Faculté de Physique (UFR 925).
Compte tenu de la diversité des risques dans notre institut, les AP ont souhaité
s’entourer d’un groupe de travail constitué de 4 personnes sélectionnées soit pour leur
expertise, leurs compétences ou leur rôle dans les instances de nos tutelles (membre de
CHS, par exemple) et spécialistes des techniques les plus utilisées dans l’institut et
présentant des risques d’utilisation bien répertoriés.
A ce sujet, et maintenant depuis plusieurs années, l’INSP dispose d’un document unique
d’identification et de prévention des risques, sur lequel le Directeur et les AP se sont
appuyés pour développer et promouvoir la politique du laboratoire en matière d’hygiène
et de sécurité. L’adhésion des personnels à l’ensemble des actions est bonne.
Pour l’ensemble de l’INSP, nous n’avons, heureusement, pas eu à déclarer d’accident
directement lié aux activités du laboratoire ; le peu d’accidents ou incidents de travail
sont essentiellement dus à des chutes non liées à l’activité.
Un registre hygiène et sécurité est à la disposition de tous les membres du laboratoire.
L'hygiène et la sécurité font l'objet d'une intervention des AP lors de la journée des
nouveaux entrants : présentation des AP, principaux risques présents, hygiène et
sécurité au laboratoire, hygiène et sécurité sur le campus, conduite à tenir en cas
12
d'urgence, rappel de l'obligation de formation en matière d'hygiène et sécurité pour les
nouveaux entrants.
Le laboratoire possède plusieurs installations produisant des rayonnements ionisants
(accélérateur SAFIR, source d’ions SIMPA, générateur de rayons X). Deux ingénieurs
sont les personnes compétentes en radioprotection pour ces installations.
Enfin, de nombreuses formations sont proposées et suivies (risques lasers, chimie,
cryogénie,…) ainsi que des remises à niveau en secourisme aux personnels et aux
étudiants.
à Paris, le 7 octobre 2012
Bernard Perrin, directeur de l’INSP
13
14
Composition du conseil de laboratoire de L’INSP
depuis le 1er janvier 2009
Membre de droit :

Bernard Perrin, directeur
Membres nommés :





Bernard Croset
Rémi Lazzari
Agnès Maître
Jean-Louis Thomas
Christophe Testelin
Chercheurs et Enseignants chercheurs élus :








Christine Andraud
Tristan Cren
Michel Goldmann
Emily Lamour
Florent Perez
Ian Vickridge
Nadine Witkowski
Silvère Akamatsu
ITA et IATOS élus :





Eric Charron
Dominique Demaille
Michelle Jacquet
Denis Limagne
Elisabeth Martin
Représentants des Thésards :


Lise Serrier-Garcia
Romain Legrand
15
Liste des personnels permanents présents à l’INSP
au cours de la période 2007-2012
Chercheurs CNRS
Nom
Prénom
Statut Section HDR Arrivée Départ
Akamatsu
Silvère
CR1
5
Atkinson
Paola
CR1
5
Barthou
Carlos
CR1
4
X
Bonello
Bernard
DR2
5
X
Borensztein
Yves
DR2
4
X
Brun
Christophe
CR2
3
Bureau
Lionel
CR1
11
X
31/08/10
Combescot
Monique
DR1
3
X
30/06/10
Cren
Tristan
CR1
3
Croset
Bernard
DR2
5
X
Duquesne
Jean-Yves
CR1
5
X
Etgens
Victor
DR2
5
X
Faivre
Gabriel
DR2
5
X
Fave
Jean-Louis
CR1
5
X
Finocchi
Fabio
DR2
5
X
Gallas
Bruno
CR1
4
X
Ganot
Geysermans
François
Pascale
CR1
CR1
5
15
X
Goniakowski
Jacek
DR2
5
X
Gourdon
Catherine
DR2
3
X
Grousson
Roger
DR2
3
X
Jupille
Jacques
DR1
14
X
Jusserand
Bernard
DR2
3
X
Kanehisa
Makoto
CR1
3
X
Lacaze
Emmanuelle
DR2
5
X
Lafait
Jacques
DR1
4
X
Lazzari
Rémi
CR1
5
X
Lemaistre
Jean-Pierre
CR1
5
X
Noat
Yves
CR1
3
Noguera
Claudine
DRCE
5
Péronne
Emmanuel
CR1
5
Perrière
Jacques
DR2
5
X
Perrin
Bernard
DR1
5
X
Pons
Stéphane
CR1
3
Prévot
Geoffroy
CR1
5
X
Roditchev
Dimitri
DR2
3
X
Sacchi
Maurizio
DR2
3
X
Stankic
Slavica
CR1
14
Testelin
Christophe
CR1
3
Thevenard
Laura
CR2
3
Thomas
Jean-Louis
DR2
9
Trassinelli
Martino
CR1
4
Vernhet
Dominique
DR1
4
X
Vickridge
Ian
X
01/10/10
01/10/10
30/01/11
25/05/10
07/07/09
X
01/09/11
01/09/11
01/10/07
X
15/10/09
X
01/11/07
DR2
5
X
DR2
3
X
Zheng
CR1
5
X
16
09/05/08
01/05/08 31/08/11
Von Bardeleben Jurgen
YunLin Jacques
30/09/10
Enseignants-Chercheurs
Statut Section HDR Tutelle arrivée départ
Nom
Prénom
Andraud
Christine
MCF
28
X
UPMC
Aqua
Jean-Noel
MCF
30
X
UPMC
Barisien
Thierry
MCF
28
Baumberger
Tristan
PU1
28
X
Paris 7
Belliard
Laurent
MCF
28
X
UPMC
Bernard
Romain
MCF
28
UPMC
Bernardot
Frédéric
MCF
28
Paris 7
Berthier
BottinRousseau
BoykoKazymyrenko
BrunetBruneau
Cantin
Serge
PU1
30
Sabine
MCF
28
UPMC
Olga
MCF
28
UPMC
Aline
MCF
30
Jean-Louis
MCF
28
Chamarro
Maria
PU1
28
X
Clerjaud
Bernard
PUCE
28
X
Cohen-Addad
Sylvie
PU2
28
X
Coolen
Laurent
MCF
30
UPMC
Coste
Christophe
MCF
28
Paris 7
D'Angelo
Marie
MCF
28
Depondt
Philippe
MCF
28
X
UPMC
PU2
28
X
Paris 12
X
UPMC
Deville Cavellin Catherine
Paris 4
X
X
01/09/08
Paris 7
14/09/08
UPMC
UPMC
UPMC
UPMC
29/02/12
UPEMLV 01/09/10
01/09/07
30/11/07
UPMC
Doussineau
Pierre
PUCE
28
Eble
Benoît
MCF
28
Elias
Mady
PrCert
Farha
Rana
MCF
28
Paris 5
Fauré
Marie-Claude
MCF
28
Paris 5
Frigerio
Jean-Marc
PU1
30
Ganem
Jean-Jacques
MCF
63
Gendron
François
MCF
28
X
UPMC
Goldmann
Michel
PU2
28
X
Paris 5
Grosman
Annie
MCF
28
X
UPMC
Hameau
Sophie
MCF
28
Höhler
Reinhard
PU1
28
Hostein
Richard
MCF
30
UPMC
Huynh
Agnès
MCF
28
UPMC
Jedrecy
Nathalie
PU2
28
X
Jeudy
Vincent
MCF
28
X
Lamour
Emily
MCF
30
UPMC
CergyPontoise
UPMC
Lapersonne
Claudette
PU1
28
X
Paris 7
Legrand
Laurent
MCF
28
X
UPMC
L’Hoir
Alain
PU1
28
X
Paris 7
Maitre
Agnès
PU1
30
X
UPMC
Marangolo
Massimiliano
PU2
28
X
UPMC
Palpant
Bruno
MCF
30
X
UPMC
Perez
Florent
MCF
28
Pluchery
Olivier
MCF
28
Prigent
Christophe
MCF
30
UPMC
Prot
Dominique
MCFHC
28
Paris 4
UPMC
X
17
01/09/11
X
18/04/08
31/08/10
01/09/08
Evry
31/01/10
01/09/08
UPMC
UPMC
UPMC
X
10/09/09
UPEMLV 01/09/10
UPMC
X
31/08/10
UPMC
01/09/10
31/12/08
31/12/08
31/01/11
31/08/09
RahbiRouani
Ronsin
Rania
MCF
30
Amiens
Olivier
MCF
28
Paris 7
Roussel
Joseph
MCF
28
Paris 7
Rozet
Jean-Pierre
PU1
30
X
Sacks
Williams
PU1
28
X
UPMC
Schmaus
Didier
PU2
28
X
Paris 7
Schwob
Catherine
PU2
30
X
UPMC
Vidal
Franck
MCF
28
Voliotis
Valia
PU2
28
X
UPMC
Witkowski
Nadine
MCF
28
X
UPMC
31/12/07
31/08/10
UPMC
31/12/07
18/12/08
UPMC
ITA et ITRF
Statut Tutelle Arrivée Départ
Nom
Prénom
Balabanova
Natalia
AI
CNRS
Becerra
Loïc
IR
UPMC
04/10/09
Bernard
Mathieu
IE
CNRS
01/12/08
Bonnamy
Lucdivine
TCH
CNRS
01/01/08
Bourgeois
Charlotte
IE2
CNRS
Breton
Francis
IE
CNRS
Briand
Emrick
IE
CNRS
Camps
Philippe
IE2
CNRS
Caron
Christelle
AI
UPMC
Charron
Eric
Chaste
Liliane
Chenot
Cruguel
01/04/12
31/08/07
IE
UPMC
AST
UPMC
Stéphane
AI
UPMC
Hervé
IR
CNRS
03/12/07
AI
CNRS
01/10/10
ADT
UPMC
Daney de Marcillac Willy
25-04/07
Daucle
Ambroisine
Debontridder
François
IR
CNRS
Defourneau
Daniel
IE2
CNRS
Demaille
Dominique
IR2
CNRS
Démarets
Bernard
IE2
CNRS
01/01/10
Dematteis
Catherine
IR1
CNRS
30/11/09
Descarpentri
Eric
TCS
Paris 7
30/03/10
Doré
Carounagarane
TCH
UPMC
Eddrief
Mahmoud
IR
UPMC
Escudier
Mélanie
TCH
CNRS
Fisson
Serge
IE1
CNRS
07/09/07
Gertler
Françoise
TCN
Paris 7
30/06/08
Gohier
GoncalvesDomongues
Guezo
Roger
IE HC
UPMC
05/04/11
Carlos
TCN
UPMC
Valérie
TCH
UPMC
Hébert
Christian
AI
CNRS
Hidki
Sarah
IE
UPMC
Jacquet
Michelle
IE
UPMC
Julien
Christian
IR1
CNRS
17/05/10
Lantheaume
Alexandre
AI
Paris 7
01/09/07
Le Goas
Alain
TCE
Paris 7
11/06/08
Le Goas
Yann
ADT
Paris 7
30/09/08
Lelong
Chris
TCH
UPMC
Limagne
Denis
IE
CNRS
18
03/04/09
10/09/08
15/09/11
01/10/09
30/11/09
01/10/09
Lortigues
Daniel
AI
CNRS
Majrab
Silbe
AI
CNRS
Martin
Elisabeth
AI
CNRS
Melois
Myriam
AJT
UPMC
Menant
Michel
IE1
CNRS
Mérot
Jacques
IE1
UPMC
Monclaire
Louis
AI
CNRS
Mohrange
François
IR1
UPMC
Naud
Claude
IR1
UPMC
Ott
Patricia
IE
CNRS
Picard
Christian
IE2
Paris 7
Poisson
Corine
Rafaillac
Christophe
Rey
François
Rigaud
Rossignol
31/12/07
01/05/07
05/01/11
09/10/11
01/09/07
12/11/10
31/12/09
03/12/07
05/04/10
IE
CNRS
TCH
CNRS
IE
CNRS
Gilbert
AI
CNRS
Charles-Henri
IE2
CNRS
Royer
Sébastien
AI
CNRS
Sampaio
Marie
TCN
CNRS
02/09/09
Sampaio
Louis
TCS
CNRS
02/09/09
Selmane
Mohamed
TCN
UPMC
30/11/08
Silembo
Jules
TCN
CNRS
Steydli
Sébastien
IE
UPMC
Tancrez
Hervé
IE
UPMC
Trimaille
Isabelle
IR
UPMC
Vincent
Serge
IR
CNRS
Vuye
Gérard
IR
CNRS
Younès
Stéphanie
IE2
CNRS
05/05/08
04/02/07
30/09/10
01/12/07
15/09/09
Liste des émérites et bénévoles
Nom
Prénom
Statut Tutelle Départ
Amsel
Georges
Bénévole
CNRS
Benalloul
Paul
Bénévole
UPMC
Betbeder
Odile
Bénévole
UPMC
Caroli
Christiane
DREM
CNRS
Clerjaud
Bernard
PREM
UPMC
Combescot Monique
DREM
UPMC
Fournier
Danièle
PREM
UPMC
Gendron
François
Bénévole
CNRS
Lafait
Jacques
DREM
CNRS
L'Hoir
Alain
Bénévole
CNRS
Prieur
Jean-Yves Bénévole
UPMC
Rivory
Josette
PREM
UPMC
Schott
Michel
Bénévole
UPMC
31/08/11
Liste des visiteurs de longue durée
Nom
Prénom
Statut
Tutelle
Gomez
Siejka
Doris
Julius
CR
Visiteur
INSERM
19
01/04/12
20
Rapports des équipes
Axe I : Nanostructures quantiques : de l’objet modèle aux systèmes quantiques complexes
E1 : Nanostructures et systèmes quantiques (C. Gourdon)
Liste des chercheurs et enseignants-chercheurs
Barisien Thierry
MCF
Paris 4
Bernardot Frédérick
MCF
Paris 7
Chamarro Maria
PR1
UPMC
Eble Benoît
MCF
UPMC
arrivée : 01/09/2008
Gourdon Catherine
DR2
CNRS
Grousson Roger
DR2
CNRS
Hameau Sophie
MCF
UPMC
arrivée : 10/09/2009
Hostein Richard
MCF
UPMC
arrivée : 01/09/2010
Jusserand Bernard
DR2
CNRS
Legrand Laurent
MCF
UPMC
Perez Florent
MCF
UPMC
Testelin Christophe
DR2
CNRS
Thevenard Laura
CR2
CNRS
arrivée : 15/10/2009
Voliotis Valia
PR2
UPMC
Combescot Monique
DR1
CNRS
départ : 31/08/2010
Université
Jeudy Vincent
PR2
Cergydépart : 31/12/2008
Pontoise
Kanehisa Makoto
CR1
CNRS
départ : 31/01/2011
Lapersonne Claudette
PR1
Paris 7
départ : 31/12/2008
Lemaistre JeanPierre
CR1
CNRS
départ : 31/12/2009
Liste des émérites et bénévoles
Betbeder Odile
PREM
Combescot Monique
DREM
Schott Michel
DREM
Liste des ingénieurs
Bernard Mathieu
Bourgeois Charlotte
départ : 31/03/2012
Menant Michel
départ : 05/01/2011
Morhange JeanFrançois
départ : 12/11/2010
Eléments chiffrés.
Bilan succinct de la production scientifique
Année
2007
2008
2009
2010
2011
CNRS
IE2
CNRS
IE1
CNRS
IR1
UPMC
ACLN
0
0
0
0
0
C-INV
5
3
2
4
1
C-COM
6
15
6
10
3
Nombre de doctorants et post-docs
Année
Nombre
des doctorants
Nombre de
thèses
soutenues
Post-docs
2007
4
1
3
2008
5
2
2
2009
6
1
2
2010
7
2
1
2011
6
1
2012
4
2
Introduction
Notre équipe se caractérise par une forte
culture commune autour des propriétés électroniques, vibrationnelles et optiques des nanostructures semiconductrices au sens large. Elle est
structurée en groupes de 2 à 4 permanents (+ les
doctorants et post-doctorants) travaillant sur une
même thématique. Notre vie scientifique commune s’organise autour de réunions d’équipe (3 à
5 par an), de nombreuses discussions informelles,
d’un séminaire mensuel organisé en commun
avec l’équipe « Dispositifs quantiques contrôlés »
et qui attire souvent un public très large.
UPMC
CNRS
CNRS
IE2
ACL
36
31
23
21
33
La période 2007-2012 a été marquée par un
resserrement de nos activités autour de thématiques porteuses grâce à une recomposition de
l’équipe due aux départs en retraite et à
l’embauche de jeunes chercheurs. Une belle
moisson de résultats a été obtenue grâce à des
expériences très performantes dont le développement avait commencé dans le précédent plan
21
quadriennal : contrôle cohérent des états électroniques de nanostructures uniques, expérience
pompe-sonde d’effet Kerr résolu en temps pour
l’étude de la dynamique de spin dans les boîtes
quantiques, Raman électronique à double résolution angulaire sous fort champ magnétique pour
l’étude des excitations de spin des gaz d’électrons.
De nouvelles expériences ont été développées et
ont déjà porté leurs fruits : micro-Raman sur
nanofil unique, Raman à très haute résolution
pour l’étude des cavités phononiques, dispositif
d’étude de la dynamique de paroi de domaines
magnétiques. Par ailleurs un savoir-faire unique
existe au sein de l’équipe pour l’élaboration de
fils quantiques organiques isolés et parfaitement
ordonnés pour l’étude de la cohérence spatiale
des excitations électroniques. Cette période a
également été marquée par des collaborations
extrêmement fructueuses avec l’équipe « Acoustique, optique et thermique ultra-rapides dans
les nano-systèmes ». Ces collaborations ont concerné d’une part la nanophononique, dans le
cadre du laboratoire franco-argentin en Nanoscience LIFAN, d’autre part la manipulation de
l’aimantation dans les semiconducteurs magnétiques avec des expériences communes dans le
cadre du projet ANR MANGAS. Bon nombre de
nos résultats expérimentaux n’auraient pu être
obtenus sans la collaboration très étroite avec
Aristide Lemaître (LPN Marcoussis) pour
l’élaboration de nanostructures semiconductrices.
Notre équipe a démontré son attractivité en
recrutant 2 maîtres de conférence (UPMC) en
2008 et 2010 et une chercheuse CNRS en 2009.
Par ailleurs une enseignante de l’UPMC nous a
rejoints en 2009. Ces recrutements ont compensé
les départs en retraite et permis de concentrer
nos efforts sur des thématiques en pointe. On
note une accentuation du déséquilibre entre
nombre de chercheurs CNRS et d’enseignantschercheurs. En conséquence nous souhaitons
privilégier des recrutements au CNRS dans les
années à venir. Cinq promotions (2 MdC->PR2
dont 1 avec départ dans une autre université), 2
CR1->DR2 et 1 PR2->PR1) ont eu lieu entre 2008
et 2012. Deux chercheurs CNRS ont obtenu ou
renouvelé leur éméritat.
Neuf thèses ont été soutenues dans la période 2007-2012. Huit post-doctorants nous ont
rejoints pour des périodes de un à deux ans.
Notre capacité d’encadrement est potentiellement très supérieure à celle mise en œuvre.
Notre éloignement des sites d’enseignement pendant la délocalisation à Boucicaut (excepté pour
le Master SMNO) a été néfaste. La relocalisation
à Jussieu devrait être plus favorable. Cinq personnes de l’équipe se sont investies dans
l’enseignement en Master 2 (NANOMAT et
LUMMEX).
Pour terminer, quelques mots sur notre
fonctionnement et nos responsabilités collectives
à l’INSP. Des tâches d’intérêt général comme
l’organisation du séminaire ou la maintenance du
site web sont déléguées à des membres de
l’équipe. Sur le plan financier, l’équipe vit avec
un budget de 200 à 270 k€/an avec une part de
crédits récurrents en décroissance, à 25%, ce qui
pose de sérieux problèmes de fonctionnement. Un
membre de l’équipe est directeur adjoint, deux
autres ont été élus au conseil de laboratoire.
Sur le plan théorique des avancées majeures ont été réalisées dans l’élaboration d’une
nouvelle théorie à N corps pour bosons et fermions composites ainsi que dans les nombreuses
applications qu’elle permet, valant à son auteur
une reconnaissance internationale forte et croissante.
Comme les autres équipes du laboratoire,
la nôtre a souffert du déménagement de Boucicaut à Jussieu avec un temps de travail important consacré par les chercheurs à la gestion de
la réimplantation. L’activité expérimentale a été
arrêtée d’octobre 2010 à jan.-fév. 2011.
1) La physique à N corps des particules
quantiques composites
Sur le plan technique l’équipe s’est malheureusement affaiblie par le départ de 3 ingénieurs (2 départs en retraite + 1 mutation), partiellement compensé par un recrutement (IE
spécialiste en cryogénie en 2008). Nous nous efforçons actuellement d’obtenir un poste d’IE spécialisé en optique. Nous bénéficions heureusement de contributions fort appréciées des techniciens et ingénieurs des services généraux, en
particulier d’électronique et de mécanique.
Combescot Monique, Betbeder-Matibet Odile,
Pogosov Walter (post-doctorant)
Références : [5], [13], [18], [24], [28], [34], [39],
[42], [47], [51], [54], [61], [64], [65], [68], [69], [71],
[73], [74], [75], [84], [88], [91], [98], [99], [107],
[110], [112], [116], [118], [122], [124], [126], [127],
[133], [134], [145], [153]
Ces quatre dernières années, nous avons
continué le développement de notre théorie à N
corps pour bosons composites en l’étendant à des
22
fermions composites et plus généralement à des
particules quantiques composites ayant un
nombre pair ou impair de fermions. Avec l’aide de
collègues taïwanais, nous avons aussi généralisé
ce formalisme pour y inclure une température
finie ; ce qui fait que l’on peut maintenant dire
que cette nouvelle théorie à N corps est complète ; elle permet de traiter des bosons et des
fermions composites à température nulle ou finie
et elle possède une représentation diagrammatique en diagrammes Shiva et Kali aussi puissante que les diagrammes de Feynman. En effet,
ces diagrammes permettent non seulement de
visualiser de façon transparente les effets physiques considérés mais aussi de les calculer de
façon directe, en les « lisant juste » sur les diagrammes par des règles intuitives remarquablement simples.
Enfin,
les paires « intriquées »
de
l’Information Quantique sont de fait des bosons
composites et notre formalisme rend facile un
certain nombre de problèmes posés dans ce domaine.
Ces travaux ont donné lieu à de nombreuses publications, dont une exposant les fondements et les outils de cette nouvelle théorie
sous forme d’un Physics Reports de plus de 100
pages [65]. Ils ont également fait l’objet de cours
à l’Ecole Doctorale de Paris et de 10 séries de
cours dans des universités étrangères. Deux
livres sont en cours d’écriture : « Excitons and
Cooper pairs as composite bosons » (Monique
Combescot, Sean Shiau) et « Excitons » (Monique
Combescot, Odile Betbeder-Matibet, François
Dubin).
Cette nouvelle théorie à N corps a déjà eu
de nombreuses applications en physique des semiconducteurs, en particulier reliées à la condensation de Bose-Einstein des excitons que l’on
prédit exister dans un état noir, c’est-à-dire non
couplé à la lumière, ce qui explique que cette
condensation n’ait pu être vue par des expériences de luminescence usuelles. Nous avons
aussi proposé un mécanisme tout optique de piégeage des excitons brillants ou noirs, pour au
moins savoir où doit être le condensat.
2) Contrôle cohérent des états électroniques
d’une boîte quantique
Voliotis Valia, Grousson Roger, Hostein Richard
(depuis 2010), Melet Romain (thèse 2008), Enderlin Alexandre (thèse 2010), Ravaro Marco (postdoctorant), Monniello Léonard (doctorant), Tonin
Catherine (doctorante),
Références : [35], [40], [43], [52], [59], [70], [89],
[105], [117], [120], [130], [139], [141], [144], [152]
A part les excitons de Wannier, qui sont les
excitons les plus communément étudiés au laboratoire, nous nous sommes aussi intéressées aux
excitons de Frenkel qui, de fait, ont des points
communs avec les paires de Cooper de la supraconductivité BCS.
Une nouvelle thématique de recherche s’est
développée ces dernières années dans notre
groupe concernant les propriétés de cohérence
temporelle et spatiale des états électroniques
dans un nano-objet individuel. Elle s’inscrit dans
le cadre général de l’information quantique qui
utilise des « bits quantiques » comme vecteurs
d’information et qui sont idéalement des systèmes à deux niveaux, devant conserver leur
cohérence de phase le plus longtemps possible.
Parmi les nombreux systèmes envisagés comme
supports de qubits (atomes, ions, jonctions Josephson), les boîtes quantiques (BQ) à base de
matériaux semiconducteurs sont de bons candidats. D’une part leur spectre d’énergie est discret, ce qui les apparente à des atomes artificiels,
et d’autre part la maîtrise de leur nanofabrication permet d’envisager leur intégration
comme briques élémentaires de calcul dans des
dispositifs. La première étape consiste donc à
créer, contrôler et manipuler un qubit. Cela peut
être réalisé optiquement, avec une ou plusieurs
impulsions laser résonantes, sur les transitions
électroniques considérées. Le système à deux
niveaux choisi dans une BQ, est constitué par
l’état fondamental d’un exciton neutre dans la
D’ailleurs, une étude approfondie de ces
paires de Cooper nous a permis de remettre en
cause un certain nombre d’idées communément
admises sur l’état fondamental BCS et le lien
avec le gap, 50 ans après … Ceci a été rendu possible grâce au support mathématique qu’a constitué la résolution analytique des équations de
Richardson-Gaudin qui permettent d’atteindre
l’état propre exact de N paires. Cette résolution
était restée un problème mathématique ouvert
pendant 45 ans ; nous avons réussi à le casser
avec l’aide d’un collègue mathématicien de
Rennes.
Cette théorie à N corps a aussi permis
d’aborder la physique des gaz froids quantiques
et la transition BEC-BCS dans ces systèmes car
elle permet de conserver la nature composite de
ces gaz de la limite diluée BEC à la limite dense
BCS.
23
boîte et l’état du vide (pas d’exciton). Celui-ci est
a priori le plus isolé de l’environnement et possède donc le temps de cohérence le plus long.
Deux types de boîtes sont étudiés : les défauts
d’interface de GaAs dans les fils quantiques en V,
en collaboration avec le NRI, AIST au Japon, et
les BQs auto-organisées d’InAs dans GaAs réalisés au LPN, à Marcoussis. Nous avons également
étudié des boîtes II-VI uniques en collaboration
avec l’Académie des Sciences de Pologne, concernant les phénomènes dynamiques et effets coulombiens dans ces boîtes.
ou destructives peuvent se produire, exaltant ou
annihilant l’émission. Le contraste des franges
décroît en fonction du délai entre les deux impulsions.
Fig.2. Spectres de µPL résonante après excitation par deux
impulsions /2 en phase (en rouge) ou en opposition de phase
(en bleu), décalées de 20 ps. Dans une expérience de contrôle
cohérent la population oscille en fonction de la phase, pour un
retard donné. Le maximum et le minimum des oscillations
évoluent avec le retard entre les deux impulsions. Le contraste des franges permet de déterminer les temps T1 et T2.
Le véritable défi expérimental consiste à
réaliser des expériences à la résonance des transitions optiques où il faut exciter et détecter
l’émission à la même énergie. Nous avons donc
imaginé une géométrie originale qui permet
d’exciter la BQ et détecter son émission dans une
direction perpendiculaire à l’excitation. Cela est
possible en immergeant les BQs d’intérêt dans un
guide d’onde unidimensionnel.
Un régime particulièrement intéressant a
été étudié, celui de « cohérence maximum », où
l’amplitude de la population des états est égale et
vaut 1/2. Le temps de cohérence mesuré est de
l’ordre de quelques centaines de ps, restant bien
inférieur à la limite radiative égale à 2T1, où T1
est le temps de vie radiatif de l’état. Cela illustre
le problème essentiel des mécanismes de décohérence qui pour les systèmes en matière condensée
résident dans les fortes interactions des nanostructures avec leur environnement. Deux mécanismes principaux sont à l’origine du déphasage :
l’interaction avec les phonons et la présence de
charges piégées au voisinage de la boîte, créant
ainsi un environnement électrostatique fluctuant. Le rôle des phonons responsables de
l’amortissement des oscillations de Rabi, a clairement été mis en évidence dans des expériences
en fonction de la température. Cependant il
existe d’autres cas où l’interaction avec les phonons ne suffit pas à elle seule à expliquer la perte
de cohérence. La maîtrise de ces phénomènes
constitue donc un enjeu important pour le futur.
Luminescence
BQs-InAs
GaAlAs
GaAs
Excitation
Fig.1. Schéma de la structure guidante réalisée dans le cas
de BQs InAs/GaAs. Le cœur du guide en GaAs est inséré dans
une couche de GaAlAs. Des ridges sont gravés à la surface
pour réaliser un guide 1D. Droite : Oscillation de Rabi de
l’état fondamental de l’exciton dans une boîte unique en
fonction de l’intensité d’excitation.
Nous avons réalisé l’oscillation de Rabi de
l’état fondamental de l’exciton dans une BQ
unique, permettant de créer une superposition
cohérente des deux niveaux 0 et 1, réalisant ainsi
un qubit. L’état du système est contrôlé par les
paramètres du champ, notamment son amplitude
qui détermine le couplage avec le dipôle. Dans
notre géométrie, le régime de couplage fort (régime de Rabi) est obtenu grâce à la force
d’oscillateur importante des transitions dans les
boîtes et au petit volume du mode optique du
guide.
3) Fils Quantiques Polymères
Barisien Thierry, Hameau Sophie (depuis 2009),
Legrand Laurent, Schott Michel, Al Choueiry
Antoine (post-doctorant), Holcman Jérémy (thèse
2012)
La possibilité de manipuler l’état de la
boîte quantique a été également démontrée à
l’aide de deux impulsions picosecondes dont on
contrôle la phase relative, à une échelle inférieure à la longueur d’onde. Dans une expérience
de contrôle cohérent, la première impulsion crée
une polarisation dans le milieu qui oscille avec la
même phase, pendant le temps de cohérence de
l’état, T2. Suivant la phase relative de la deuxième impulsion, des interférences constructives
Références : [1], [2],[12], [22], [23], [32], [33], [35],
[43], [58], [82], [106], [108], [109], [114], [135],
[137]
Cohérences spatiale et temporelle
dans les fils quantiques isolés du polymère3BCMU (CNano CEFQUO). Ces travaux ont
trait à la physique des polymères conjugués (PC)
24
et à celle des excitons dans des systèmes 1D semiconducteurs. Les fils isolés et parfaitement
ordonnés du Poly3BCMU constituent à l’heure
actuelle les seuls systèmes 1D dans lesquels peut
être étudiée la cohérence spatiale à l’échelle micronique d’une quasi-particule de type exciton.
La dynamique de formation des états étendus a
été abordée dans des expériences de luminescence résolues spatialement (1 µm) et temporellement (échelle sub-ps), et des expériences de
contrôle cohérent toujours à l'échelle de l'objet
unique. Les progrès réalisés incluent : (i) la détermination d'une borne supérieure pour le
temps de formation d'un état étendu sur le fil :
après quelques ps, en réponse à une impulsion, le
centre de masse de l'exciton est présent sur le fil
avec une densité de probabilité uniforme sur des
distances d’une dizaine de µm [35], [43] ; (ii) la
détermination aux basses températures des
temps de déphasage des excitons dans des fils
uniques. Nos mesures dans le domaine temporel
viennent confirmer les valeurs déduites de l'analyse spectrale à partir des largeurs homogènes
des raies de luminescence [114] ; (iii) la mise en
place d'un modèle simple précisant le rôle de la
thermalisation sur les dynamiques de déphasage
[114] ; (iv) les premières expériences permettant
de résoudre la dynamique de délocalisation d'une
excitation le long d'un fil : une expérience unique
de contrôle cohérent excitant deux points séparés
spatialement le long d'un même objet a été développée. Nous avons montré la sensibilité de
l'émission à la phase relative de photons dont les
modes ne sont pas superposés mais qui interagissent avec un même état k (ou ensemble d'états k)
du fil. Ce résultat doit être modélisé en traitant
de façon adéquate l'interaction entre le rayonnement et l'exciton au centre de masse délocalisé
sur des distances grandes devant la longueur
d'onde. Nous montrons ainsi que le contrôle
"tout-optique" du transfert d'énergie dans un fil
est possible.
en évidence dans des expériences portant sur des
ensembles de fils : qualité structurale, propriétés
électroniques 1D [106], [109] (collaboration avec
le groupe de G. Weiser (Marburg)) ; (iii) la démonstration du rôle "pilote" des conformations
(torsions) sur l'organisation des états et donc le
caractère émetteur ou non du fil [82]. Nous montrons que la structure de l'exciton (rayon de Bohr,
énergie de liaison) est au contraire peu affectée
par la conformation du fil (en absence de désordre).
Les travaux réalisés ont ainsi contribué à
une meilleure connaissance des PCs, et en particulier à la sensibilité de leurs excitations à la
conformation. Ils revêtent aussi un intérêt plus
général dans le domaine des transferts d'énergie
dans des systèmes macromoléculaires ayant
comme excitations élémentaires des excitons.
Réactivité des Diacétylènes (DA),
transition de couleur des polydiacétylènes
(PDA), et formation de couches de Langmuir (avec S. Spagnoli, Grenoble ; M. Goldmann,
M.-C. Fauré, J.-L. Fave, INSP ; C. Allain, P. Audebert, G. Clavier, ENS Cachan). La transition
entre conformation des PDA (transition de couleur) est utilisée pour des bio-capteurs. Mais le
mécanisme par lequel une modification chimique
d’une molécule non insérée dans une chaîne PDA
provoque une transition de couleur dans un volume au moins mésoscopique, n’est pas compris.
De plus, la détection utilise actuellement surtout
le changement de couleur en absorption ou parfois l’apparition de la (faible) fluorescence des
PDA rouges. Dans ce domaine, notre programme
a deux aspects : 1- Photopolymérisation et transition de couleur de systèmes modèles. Sur les
couches minces cristallines, nous avons montré :
que la polymérisation très rapide [22] peut être
inhibée par la présence de chaînes déjà formées
(taux de polymère final 50 %), et par conséquent
que beaucoup de travaux précédents ont porté
sur de couches mixtes monomère-polymère et non
sur des polymères purs [137] ; que la transition
de couleur se produit à la fusion de la fraction
monomère avec séparation irréversible en deux
phases, riche et pauvre en polymère. Sur les
couches L d’acides gras diynoïques, nous avons
montré qu’il est possible de créer des centres
initiateurs « dormants » et de ne provoquer la
propagation de la chaîne qu’après une compression ultérieure jusqu’à polymérisation presque
complète. 2- Nouveau principe de détection et
nouveaux matériaux. L’idée est d’insérer dans le
DA un chromophore fluorescent (la Tétrazine,
Tz), et de faire en sorte que sa fluorescence soit
affectée par la transition de couleur du PDA par
Relation conformation structure électronique dans les PCs (PNANO NANOPDAR).
Les phases développées sont les seules permettant une étude expérimentale quantitative de
l’influence des conformations sur les propriétés
électroniques de systèmes de chromophores fortement couplés via la conjugaison . Parmi les
résultats obtenus, tous originaux, on peut citer :
(i) le développement de phases diluées de fils
quantiques organiques luminescents, tous originaux de par leur structure [12], [108] ; (ii) l'étude
des excitations élémentaires de ces fils (excitons),
de leurs propriétés d'émission. Le caractère modèle des systèmes élaborés a été clairement mis
25
transfert d’énergie. Nous avons montré que des
molécules contenant Tz, et DA synthétisées à
Cachan peuvent former des couches L, la Tz
jouant le rôle de groupe hydrophile. La polymérisation d’une des molécules a été mise en évidence, ainsi que le transfert d’énergie Tz vers le
PDA.
a) grâce à des résolutions meilleures que
0,01 cm-1, nous avons établi la relation entre le
temps d’échappement d’un phonon de cavité et la
transmission résiduelle du miroir qui sépare
cette cavité du substrat [79]. La finesse ultime
est plutôt limitée par la rugosité des interfaces
dans la structure que par le temps de vie anharmonique des phonons. Dans un échantillon comprenant une cavité centrée à 0,25 THz, nous
avons mesuré une finesse de 1000 combinée à
une structuration fine des spectres qui reflète la
cohérence des ondes acoustiques sur l’ensemble
de la structure [129].
4) Nanophononique
Jusserand Bernard, Pascual-Winter Maria Florencia (thèse 2009), Wang Peng (doctorant), Morhange Jean-François (jusqu’en 2010)
Références : [3], [6], [7], [21], [25], [26], [37], [48],
[50], [56], [63], [78-80], [83], [92], [96], [102-104],
[113], [115], [125], [129], [136], [142], [143], [146],
[151]
cavity
Intensity [arb. units]
0.12cm
La thématique Nanophononique s’est développée d’une part avec la poursuite les études du
confinement acoustique dans les nanocavités
(thèses M.F. Pascual Winter, 2009 et G. Rozas,
2011) et d’autre part avec le démarrage de la
micro-spectroscopie Raman de nanofils de semiconducteurs (thèse Wang Peng en cours).
k=2kL
4
8
12
16
-1
k=0
0.14cm
0.21cm
-1
0.51cm
L’originalité de notre approche en nanophononique est d’associer des compétences sur
les propriétés optiques, les propriétés excitoniques et les propriétés acoustiques des nanostructures de semiconducteurs et de manipuler
leur couplage pour l’ingénierie acousto-optique
sélective. Un premier volet de notre activité a été
la description détaillée de la génération et de la
détection acoustique dans les structures modulées dont les spectres sont constitués d’un petit
nombre de raies quasi monochromatiques [48],
[63]. Nous avons mis en évidence le nonrecouvrement spectral des fonctions de génération et de détection. La conception et la fabrication d’une structure originale comprenant deux
superréseaux de période indépendamment ajustable aux deux extrémités d’un substrat nous ont
permis d’atteindre l’optimisation globale d’une
nanostructure pour l’acousto-optique combinant
haute résolution et haute sensibilité [80].
30
32
-1
-1
34
36
-1
Raman shift [cm ]
b) nous avons démontré que l’interaction
entre un phonon acoustique étendu et un photon
en résonance avec les excitons confinés dans un
multi-puits quantique était gouvernée par la
fonction d’onde de l’exciton dans le puits et
qu’elle ne pouvait s’expliquer que par la mise en
cohérence polaritonique entre les puits de la
structure. Les spectres acoustiques diffèrent fortement suivant l’exciton sollicité (En-HHn, n= 1,
2, 3). L’amortissement de l’exciton n=1 étant très
faible, la diffusion résonante met en jeu des phonons acoustiques dont la fréquence et
l’élargissement spectral varient significativement
à la traversée de la résonance. Nous avons développé un modèle qui relie quantitativement ces
variations à la dispersion et à l’amortissement
des polaritons initiaux et finaux du processus de
diffusion [151]. Cet ensemble de données servira
de base à des études de spectroscopie acoustique
pompe-sonde sélective avec une résolution supérieure au meV et à des étude de diffusion résonante dans des structures périodiques dites de
Bragg où les puits quantiques sont séparés d’une
demie longueur d’onde à l’énergie de l’exciton.
Nous avons par ailleurs repoussé les limites ultimes de la spectroscopie Raman des
semiconducteurs d’une part (a) vers la très haute
résolution avec un dispositif original combinant
un étalon accordable, un spectromètre Raman en
mode multicanal et un laser accordable monomode longitudinal de stabilité exceptionnelle et
d’autre part (b) vers les très hautes résonances
polaritoniques dans des multipuits quantiques.
Nous avons développé un instrument de
micro-spectroscopie Raman permettant une
26
grande souplesse de configuration optique et
avons déterminé la polarisation des raies Raman
associées à des nanonofils GaAs isolés de symétrie blende ou wurtzite. Après des mesures préliminaires à une longueur d’onde laser de 515 nm
ayant conduit à l’oxydation et la dégradation
assez rapide des fils étudiés, nous nous sommes
concentrés sur une excitation dans la gamme des
800 nm. L’absorption négligeable permet la préservation des fils et la résonance électronique
conduit à des temps de mesure bien plus faibles,
compatibles avec la stabilité mécanique de
l’appareil. Nous avons mis en évidence une résonance de Fröhlich pour le phonon LO interdit
dans la géométrie de l’expérience. L’énergie de
cette résonance dépend considérablement de la
structure cristalline du fil, ce qui nous a conduit
à réévaluer l’ordre en énergie des excitons pour
GaAs en forme wurtzite, une question qui a fait
l’objet récemment de débats aussi bien expérimentaux que théoriques [146]. Finalement, nous
avons démontré que les propriétés de polarisation optique des fils de diamètre inférieur à
100 nm étaient dominées par le confinement diélectrique.
cation orbitale de Landau et a ouvert la voie pour
l’étude des interactions de Coulomb résolue en
spin [L1]. Nous avons mesuré par spectroscopie
Raman, la dispersion de toutes les excitations de
spin de basse énergie de la mer de Fermi polarisée, transverses et longitudinales, collectives et
individuelles et développé un modèle théorique
complet rendant compte de ces mesures [85].
Dans
le
contexte
du
transport
d’information par des courants purs de spin tels
que ceux obtenus dans l’effet Hall de spin, nous
avons décidé d’explorer la capacité de l’onde de
spin transverse du système modèle précédent à
transporter une information sur une longue distance. Notons que cette thématique a depuis porté le nom de « Magnonique », discipline qui consiste en la manipulation, l’ingénierie, des ondes
de spin (Magnons) pour l’obtention de fonctionnalités. Nos collaborateurs de Montpellier ont développé une expérience de mélange à 4 ondes, permettant de générer une onde de spin transverse
se propageant dans le plan du gaz afin d’en mesurer la longueur de propagation et la décohérence. Ces mesures sont en cours. Parallèlement,
nous avons montré une limitation intrinsèque à
la propagation d’une telle excitation : le couplage
spin-charge. Dans un conducteur non-Lüttinger,
comme l’est le gaz bidimensionnel, les excitations
de spin sont couplées aux excitations de charge,
si bien que le courant de spin transverse associé
à l’onde se dissipe. Nous avons démontré cette
limite incontournable [101] et estimé la longueur
de propagation de l’onde à 1µm, ce qui est comparable au libre parcours moyen (1.5µm) des électrons dans nos échantillons de mobilité
105cm2/Vs. Le caractère, a priori, « pur » de spin
de cette onde ne l’est pas a posteriori.
5) Excitations de spin
Perez Florent, Jusserand Bernard, Aku-Leh Cynthia (post-doctorante), Gomez Javier (postdoctorant), Baboux Florent (doctorant)
Références : [15], [16], [49], [85], [101], [111],
[121], [140], [L1]
La thématique a poursuivi son développement au travers de trois collaborations, externes
à l’INSP, solidifiées par des contrats (ANR,
CNANO et Royal Society). Nous avons cherché la
complémentarité expérimentale avec d’autres
techniques que la spectroscopie Raman sous
champ magnétique (qui est notre technique principale), comme la rotation Kerr résolue en temps
(TRKR), menée à Montpellier (D. Scalbert), et la
spectroscopie THz résolue en temps, menée au
LPA (J. Tignon). La collaboration avec trois théoricien(ne)s (E. Hankiewicz (Würzburg), I. d’Amico
(York, UK) et C. Ullrich (Missouri) a été/est également très fructueuse.
Il en va de même pour les modes de spin
des semiconducteurs magnétiques dilués (DMS),
dont GaMnAs et CdMnTe sont des composés modèles. Dans ces derniers, le spectre des ondes de
spin se divise en deux branches : une branche
« optique » où les spins localisés de Mn et ceux
itinérants des porteurs oscillent en opposition de
phase et une branche « acoustique » où ces deux
systèmes de spin oscillent en phase. Ce dernier
mode est le mode de Goldstone lorsque le DMS
est dans sa phase Ferromagnétique. Le premier
s’identifie à l’onde de spin transverse citée précédemment, comme nous l’avons montré dans [140]
et [121]. En 2007-2011, nous étions les seuls à
avoir mesuré le mode optique dans un DMS. Sa
forte composante « porteur » le rend très sensible
à la mobilité de l’échantillon (mauvaise dans
GaMnAs). Nous avons donc construit un modèle
théorique des excitations de spins couplés dans
En 2007, par un résultat original montrant
le renforcement de la susceptibilité de spin [1516], nous avons confirmé le caractère « système
modèle » du gaz bidimensionnel d’électrons polarisés en spin dans un puits quantique CdMnTe.
L’apport d’impuretés magnétiques (Mn) rend la
quantification de spin dominante sur la quantifi27
un puits DMS [140] et déterminé l’importance
respective de l’interaction de Coulomb entre électrons du gaz et du couplage d’échange dynamique
avec les Mns [121]. Cela répondait à une publication théorique précédente qui, ayant négligé Coulomb, donnait une image fausse du spectre des
excitations [Phys. Rev. B 70, 045205 (2004)].
Au cours des cinq dernières années, l’étude
de la dynamique d’un spin localisé dans une boîte
quantique (BQ) a connu une activité intense dans
la communauté, motivée par l’objectif de l’utiliser
comme vecteur d’information quantique ou qubit.
Cette thématique a en particulier été portée par
la perspective de manipuler ce spin, sur des
échelles de temps de plus en plus longues et maîtrisées. Notre équipe a pris part à ces avancées,
telles que la mise en évidence d’une initialisation
du spin dans une superposition cohérente, sous
excitation impulsionnelle et dans le régime de
Rabi. Cependant, à partir de 2006, il est clairement apparu que l’interaction hyperfine entre
l’électron et les noyaux de la BQ, exaltée par le
confinement, était le processus limitant le temps
de cohérence du spin.
Comme évoqué plus haut, les ondes de spin
sont sujettes à des mécanismes de dissipation
et/ou de décohérence intrinsèques. Dans les semiconducteurs il est connu que le couplage spinorbite de la bande de conduction est un mécanisme de décohérence additionnel (mécanisme de
Dyakonov-Perel). Deux visions s’opposent suivant que l’on considère que l’électron perd ou non
son caractère individuel dans une excitation collective. Dans la thèse de F. Baboux, nous avons
étudié pour la première fois les effets spin-orbite
sur une excitation collective de spin. Nous avons
montré expérimentalement qu’un champ spinorbite collectif émergeait et gouvernait la précession des ondes de spins. Ce champ est renforcé
d’un facteur 10 par rapport au champ spin-orbite
individuel. Ce résultat marquant, qui résulte du
jeu mutuel entre le couplage spin-orbite de la
bande de conduction et l’interaction de Coulomb
entre électrons, est en cours de publication.
Avant nos travaux, il était couramment
admis que le couplage hyperfin était quasi-nul
pour un état de valence, en raison de la symétrie
p de la fonction de Bloch associée. Des temps de
cohérence très longs étaient attendus et ce système était considéré comme une alternative solide au spin de l’électron. Nous avons alors fait
partie des équipes leaders qui se sont très tôt
tournées vers l’étude de la dynamique du spin du
trou, dans une boîte quantique, en collaboration
avec A. Lemaître du LPN. Notre montage pompesonde et ses différentes variantes, ainsi que le
choix d’étudier des BQs dopées avec un trou résident (vacance d’électron de valence), nous ont
permis de réaliser des premières et de revisiter
les concepts appliqués aux systèmes dopés en
électron, dans le régime impulsionnel.
Le mode optique de spin d’un DMS a la
propriété d’être ajustable en fréquence par la
concentration de Mn introduite dans le puits.
Ainsi avec 1%, dans CdMnTe, il tombe dans le
domaine THz. A l’aide de notre collaboration avec
le LPA nous avons démontré qu’il pouvait rayonner une onde électromagnétique transitoire (durée 3ps) après mise en précession des spins de ce
mode par une impulsion Laser optique. Ceci démontre l’intérêt des puis CdMnTe comme système modèle pour explorer le couplage direct
spin-photon utile aux sources d’émission d’ondes
THz basées sur les degrés de spin [3 conférences
dont une invitée, en cours de publication].
Nos études de la physique du trou ont conduit à de nombreux résultats originaux dont :
- la mise en évidence d'une polarisation photoinduite du spin d'un trou résidant sous excitation
impulsionnelle et périodique,
- l’observation d’un couplage hyperfin entre trou
et noyau à basse température,
- la modélisation de l’interaction hyperfine du
trou par un calcul exact en considérant le couplage dipolaire et les symétries du cristal,
- la détermination des temps régissant la dynamique du spin du trou (temps de déphasage T à
l’échelle de la nanoseconde, temps de relaxation
T1 à l’échelle de la microseconde),
- la mise en place d’un montage pompe-sonde à
deux couleurs et le contrôle sélectif des spins
résidents et photo-créés,
- le rôle des processus à deux phonons dans la
relaxation du spin du trou, au-delà de 7K.
6) Dynamique et Cohérence de spin dans les
boîtes quantiques
Eble Benoît, Bernardot Frédérick, Chamarro Maria, Testelin Christophe, Aubry Emilie (thèse
2007), Desfonds Pascal (thèse 2010), Fras François (thèse 2011)
Références : [4], [10], [11], [27], [30], [31], [38],
[41], [46], [53], [60], [72], [76], [77], [87], [95],
[100], [123], [128], [132], [149], [L2]
Toutes nos réalisations ont été menées en
conservant une approche pompe-sonde picose-
28
La dynamique du spin du trou étant complexe, avec des régimes à des échelles différentes
(ns, s, ms…), nous avons étudié le temps de
relaxation au-delà du temps de déphasage. Nous
avons ainsi montré qu’il existait une relaxation
au temps longs, associée à la dynamique des
spins nucléaires. Le temps mesuré est de l’ordre
de T1 ≈ 1 s. Nous avons également mesuré et
modélisé le temps de construction de la polarisation photo-induite du trou en fonction de la puissance (ou de l’angle de Rabi) de l’impulsion
pompe (cf. fig.2b)
conde qui offre à la fois un accès direct à la dynamique temporelle et la perspective de réaliser
l’initialisation ou la manipulation ultrarapide du
spin. Les études étant de plus en plus exigeantes
techniquement, nous avons fait évoluer nos équipements au cours du temps, profitant de différents financements (ANR, CNano) : allongement
de la gamme temporelle, allant de la picoseconde
à la microseconde, dispositif à deux couleurs,
cryogénie à température variable…
Trois thèses on été soutenues depuis 2007,
dont deux sur la physique du spin du trou. Certains travaux sont présentés ci-dessous. Un premier résultat original fut la mise en évidence de
la polarisation photo-induite du spin du trou,
comme le montre la fig.1a : au-delà du temps de
vie radiatif des états excités (~ 1 ns), il subsiste
un signal de dichroïsme circulaire au temps long,
proportionnel à la polarisation du spin du trou
résident. Nos travaux théoriques ont permis
d’analyser et reproduire numériquement la dynamique des populations de spins, mettant en
évidence le rôle majeur des couplages hyperfins
subis par l’électron et le trou.
Figure 2 : (a) Evolution temporelle du signal de dichroïsme
circulaire (PCD) sur un ensemble de BQs dopées avec un trou.
Les symboles sont les mesures expérimentales et les traits
continus les courbes théoriques (b) temps d’initialisation i du
spin du trou en fonction de l’angle de Rabi. L’encart montre le
temps de relaxation T1, intrinsèque au spin du trou et indépendant de l’angle de Rabi.
Les études sous champ magnétique ont
alors mis en évidence un de nos principaux résultats : l’existence d’une interaction hyperfine du
trou, un ordre de grandeur plus faible que celle
de l’électron. Sur la fig.1b, on observe le comportement de la polarisation du spin du trou sous
l’effet d’un champ magnétique longitudinal.
L’augmentation et la saturation sont associées à
l’écrantage du champ nucléaire subi par le trou.
Par ailleurs d’autres travaux sur le spin
excitonique ou électronique ont été menés, en
particulier dans le cadre d’une collaboration avec
l’Académie des Sciences de Pologne et d’un réseau Franco-Tunisien.
7) Semiconducteurs ferromagnétiques
Gourdon Catherine, Jeudy Vincent (jusqu’en
2008), Thevenard Laura (depuis 2009), Testelin
Christophe, Dourlat Alexandre (thèse 2008),
Haghgoo Sanaz (thèse 2012)
Références : [8], [9], [14], [20], [44], [45], [62], [90],
[93], [94], [97], [119], [147], [148], [150]
Figure 1 : (a) Evolution temporelle du signal de dichroïsme
circulaire (DCP) sur un ensemble de BQs dopées avec un trou.
Le signal au temps négatif est associé à la polarisation de
trou présente après 13 ns, période du laser dont le train de
pulses est schématisé dans l'encart (b) évolution du dichroïsme circulaire et de la polarisation du spin du trou P h en
fonction d’un très faible champ magnétique longitudinal. Le
trait continu rouge correspond à un calcul théorique de la
dépendance en champ de la polarisation du trou, qui sature
lorsque le champ magnétique écrante l’interaction hyperfine.
Nos activités ont concerné l’étude des domaines magnétiques et de la dynamique de paroi
de domaine dans les semiconducteurs ferromagnétiques (Ga,Mn)As et (Ga,Mn)(As,P) ainsi que
la manipulation de l’aimantation par impulsions
laser.
Dans le domaine de l’électronique de spin,
les semiconducteurs ferromagnétiques sont une
alternative intéressante aux métaux magnétiques grâce à la possibilité de contrôler les propriétés liées au spin, non seulement par un
champ magnétique ou une tension électrique,
Un point fort de notre équipe a été de développer, parallèlement aux mesures optiques, des
modèles
théoriques
nouveaux
permettant
d’expliquer la nature de l’interaction hyperfine
du trou et les dépendances temporelles ou en
champ observées expérimentalement (fig.2b).
29
Nous avons atteint pour la première fois
dan un semiconducteur magnétique le régime
hydrodynamique (flow), au-delà du régime de
dépiégeage des parois (Fig 1(b)). Nous avons mis
en évidence des déviations au modèle unidimensionnel communément utilisé et montré par simulation micromagnétique qu’elles proviennent
de l’excitation de modes de flexion de la paroi. A
l’aide d’un nouveau modèle nous sommes parvenus à expliquer pourquoi l’excitation de ces
modes conduit à une augmentation de vitesse.
Dans les couches à aimantation planaire de
(Ga,Mn)As, (Ga,Mn)(As,P) et également des
couches métalliques de MnAs de très grandes
vitesses de paroi (> 500 m/s) ont été mises en
évidence, ouvrant une voie prometteuse pour
l’étude de propagation de paroi dans des pistes.
Par ailleurs une vitesse de paroi anisotrope, conduisant à des domaines carrés reflétant
l’anisotropie tétragonale de GaMnAs, a été observée dans une étroite gamme de champ.
L’orientation inattendue des domaines par rapport aux axes d’anisotropie traduit la dynamique
complexe d’une interface (la paroi de domaine)
décrite par un paramètre d’ordre vectoriel
(l’aimantation) et non scalaire.
mais également par les contraintes ou la lumière.
Parmi ceux-ci (Ga,Mn)As fait l'objet de recherches intensives sur le plan international. En
2008, l’introduction de phosphore en substitution
de l’arsenic a permis d’obtenir des couches à anisotropie magnétique contrôlable via la concentration en phosphore.
Grâce à une expérience d’imagerie par microscopie Kerr à basse température développée
antérieurement nous avons d’abord mené une
étude des domaines magnétiques dans des
couches de (Ga,Mn)As à aimantation perpendiculaire sur pseudo-substrat de GaInAs. En exploitant la largeur des domaines en ruban, près du
champ de saturation, nous avons obtenu une
estimation des paramètres micro-magnétiques
qui gouvernent la dynamique de paroi (constante
d’échange, largeur de paroi, longueur d’échange).
Notre méthode s’appuie sur la théorie des domaines magnétiques et combine imagerie magnéto-optique, résonance ferromagnétique et magnétométrie.
L’utilisation
de
couches
de
(Ga,Mn)(As,P), permettant d’obtenir une aimantation perpendiculaire sans pseudo-substrat, a
permis d’observer pour la première fois l’autoorganisation en domaines «up» et «down» grâce à
une très faible densité de pièges des parois (Fig.
1(a)). De la largeur des domaines structurés en
labyrinthe, nous avons pu obtenir directement la
constante d’échange et sa dépendance en température.
Enfin, dans le cadre de l’ANR MANGAS,
nous avons entrepris l’étude du contrôle dynamique de l’aimantation par des impulsions laser.
En collaboration avec l’équipe « Acoustique, optique et thermique ultra-rapides dans les nanosystèmes » (E3), nous avons utilisé un laser femtoseconde pour générer des impulsions acoustiques picosecondes dans une couche de
(Ga,Mn)(As,P). La dynamique de l’aimantation
était suivie par un dispositif de détection par
effet Kerr. En comparant ce signal avec une mesure
interférométrique
de
la
variation
d’épaisseur de la couche, nous avons démontré
que la dynamique d’aimantation observée ne
correspondait
pas
à
la
précession
de
l’aimantation, mais à une modulation de la réflectivité par la contrainte. Nous avons également développé une nouvelle expérience pompesonde femtoseconde d’effet Kerr résolu en temps
pour l’étude du contrôle dynamique l’aimantation
par injection optique de porteurs.
L’étude de la dynamique de paroi magnétique est un domaine très actif, en raison
d’applications potentielles au stockage et au
transport de l’information mais aussi pour des
questions fondamentales liées à la non-linéarité
des équations du mouvement. Grâce au développement d’une expérience d’impulsions de champ
couplée à la microscopie Kerr, nous avons étudié
la dynamique de paroi de domaine dans des
couches à aimantation perpendiculaire et planaire. Pour ces dernières, l’expérience, en géométrie Kerr longitudinal, est unique au monde.
25
(a)
20
(b)
-1
vitesse (m s )
régime précessionnel (flow)
15
10
5
0
Rayonnement et attractivité académiques
T=80 K
0
50
100
150
Thèses en cours :
 Baboux Florent, « Limitations intrinsèques à
la propagation d'ondes de spin », dir. F. Perez
et B. Jusserand
 Monniello Leonard, « Excitation résonante de
boîtes quantiques semiconductrices pour la
200
0H (mT)
Fig. 1 (a) Domaines auto-organisés dans
(Ga,Mn)(As,P). (b) Vitesse de paroi en fonction du
champ magnétique dans (Ga,Mn)As, en rouge
ajustement avec le modèle unidimensionnel.
30


génération d'états non classiques de la lumière », dir. V. Voliotis
Tonin Catherine, « Manipulation cohérente de
l’émission résonnante d’une boîte quantique
unique», dir. V. Voliotis et R. Grousson
Wang Peng, « Ingénierie des vibrations dans
les nanofils de semiconducteurs », dir. B. Jusserand
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Liste des professeurs et chercheurs invités
Département de
Cébers
2007,
Physique ThéoAndrejs
2011
rique, Université
de Lettonie
Argentinian
Atomic Energy
CommisFainstein
sion,CONICET,
2010
Alexandro
Instituto Balseiro,
San Carlos de
Bariloche, Argentina
Institut de PhyKarczewski
sique-Académie
2007
Grzegorz
des Sciences- Varsovie (Pologne)
Institut de PhyKlopotowski
sique-Académie
2010
Lukasz
des Sciences- Varsovie (Pologne)
NanoSciences
Leuenberger
2009
center, Université
Michael
d’Orlando, Floride
Merlin RoberUniversity of Mi2007
to
chigan, USA
Physics DepartCarlo Pier2009
ment, Michigan
marocchi
Sate Univ.
Academia Sinica
Sean Shiau
2010
Taipei, Taiwan
Liste des post-docs
Aku-leh Cynthia
Al Choueiry Antoine
Eble Benoît
Gomez Javier
Pogosov Valter
Ravaro Marco
2007
2008
2007
2008-2010
2007
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collective spin-orbit field in a quantum well:
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Phys. Rev. Lett.
Articles non référencés dans le Web of
Science
néant
Livres (ou chapitres de livres)
[L1] F. Perez and P. Kossacki, « Spectroscopy of
spin polarized 2d carrier gas: spin resolved interactions”. in Introduction to the Physics of Diluted
Magnetic Semiconductors”, volume 144 of
Springer Series in Materials Science, 335-382 ,
2010 , Kossut, J. and Gaj, J., editors.
[L2] B. Urbaszek, B. Eble, T. Amand and X. Marie, “Nuclear spin effects in quantum dot optics “,
chap. 14 in Quantum Dots : Optics, Electron
Transport and Future Applications, (2012) Edited
by Alexander Tartakovskii, University of Sheffield
Thèses et HDR

«Relaxation et décohérence de spin de porteurs localisés dans des nanostructures semiconductrices 0D», Aubry Emilie, thèse
UPMC, 2007.
 «Propriétés magnétiques statiques et dynamiques de couches minces de GaMnAs à anisotropie perpendiculaire», Dourlat Alexandre,
thèse UPMC, 2008
 «Manipulation tout optique des états électroniques d'une boîte quantique unique», Melet
Romain, thèse UPMC, 2008.
 «Génération et détection optique de phonons
cohérents dans des nanostructures», Pascual
Winter Maria-Florencia, thèse UPMC, 2009.
 «Interaction hyperfine spin du trou spin des
noyaux dans les boîtes quantiques
38





d’InAs/GaAs», Desfonds Pascal, thèse UPMC,
2010.
« Contrôle cohérent des excitations électroniques d'une boîte quantique unique », Enderlin Alexandre, thèse UPMC, 2010.
«Etude de la dynamique de spin du trou dans
les boîtes quantiques d’InAs/GaAs : Pompage
optique, Relaxations, Effets nucléaires», Fras
François, thèse UPMC, 2011.
«Cohérence temporelle d'un exciton sur un fil
quantique organique unique », Holcman Jérémy, thèse UPMC, 2012.
«Domain self-organization and domain wall
dynamics in the ferromagnetic semiconductor
(Ga,Mn)(As,P)», Haghgoo Sanaz, thèse
UPMC, 2012.
«Dynamique de spin dans des nanostructures
semiconductrices », Testelin Christophe,
HDR UPMC, 2010.




Conférences invitées dans congrès
 «Excitons in a perfect quasi-1D organic quantum wire, an isolated polydiacetylene chain»,
L. Legrand, A. Al Chouery, J. Holcman, A.
Enderlin, R. Melet, T. Barisien, V. Voliotis,
R. Grousson, M. Schott, ; 8th International
Conference on Excitonic Processes in Condensed Matter, Kyoto (Japan), June 22-27
2008, plénière
 «Coherent control of a resonantly driven single quantum dot in a one-dimensional waveguide», V. Voliotis, A. Enderlin, M. Ravaro,
C. Tonin, R. Grousson, A. Lemaitre,
A.Martinez and X. L. Wang, 9th JapanFrance Workshop on Nanomaterials; Toulouse (France), November 24-26 2010
 «Properties of excitons in a single organic
wire: evidence of a macroscopic spatial coherence», T. Barisien, L. Legrand, R. Melet, F.
Dubin, V. Voliotis,. R. Grousson and M.
Schott, Research Conference on Photonic
Nano-Objets, Centre of Physics, Les Houches,
France, January 2007.
 «Composite bosons: Novel approach to their
many-body physics», M. Combescot, Erice
School on complex systems, Complex Optics
in mesoscopic materials COMMa07, 3-8 July
2007, Tutorial

«On interactions between composite quantum particles», M. Combescot, International
Conference From Solid State To BioPhysics
V, Dubrovnik (Croatia), June 12 - 19, 2010
 « Domain patterns in type I superconductors
and ferromagnetic films », C. Gourdon, Latin
American Symposium on solid state physics,




SLAFES XIX, Puerto Iguazu (Argentina), October 5-10 2008
« Ferromagnetic semiconductors: Magnetic
domains in (Ga,Mn)As », C. Gourdon, 2nd International Workshop on Materials Science
and Nano-Engineering", Awaji Island (Japan), December 1-5 2007
«Spin waves of the spin-polarized two dimensional electron gas», F. Perez, C. Akuleh, D. Richards, B. Jusserand, L. Smith, D.
Wolverson, and G. Karczewski ; 13th International Conference on II-VI compounds ; Jeju (Korea) ; September 10-14, 2007.
« Photoelastic transduction in photo-phononic
nanodevices », A. Fainstein, B. Jusserand,
M.F. Pascual Winter, N.D. Lanzillotti Kimura, G. Rozas, B. Perrin, A. Huynh and A.
Lemaitre, Acoustics 08, Paris, Juin 2008
«Acoustic phonon confinement: from nanocavities to acoustic molecules and Bloch oscillators », B. Jusserand, Bloch Oscillations and
Landau-Zener Tunneling: From Hot Electrons to Ultracold Atoms, Dresde, avril 2009
« Son et lumière ou comment manipuler les
phonons acoustiques et les photons dans des
nanostructures de semiconducteurs », B. Jusserand, Journées nationales de microoptoélectronique (JNMO), Les Issambres,
septembre 2010
«Electron spin dynamics in Quantum Dots»,
C. Testelin, B. Eble, M. Chamarro, F. Bernardot, Second French-Chinese Workshop on
" Quantum Information and Spintronics with
Semiconductors", 11-16 octobre 2009, Toulouse, France
«Confined spins in semiconductor quantum
dots: Nuclear effects et spin-dephasing», C.
Testelin, B. Eble, M. Chamarro, F. Bernardot, 6th international Workshop on Nanomagnetisme and Superconductivity», 30 juin
– 4 juillet 2010, Coma Ruga, Spain
«Hole spin initialization and relaxation in
InAs/GaAs quantum dots», M. Chamarro, F.
Fras, B. Eble, C.Testelin, F. Bernardot, A.
Miard and A. Lemaître, Workshop on Quantum Spintronics II, Porto Ottiolu, Sardinia,
Italy, 2-6 october 2011
Conférences orales dans congrès
 «Non-linear optics on a exciton state in a
single quantum dot», R. Melet, V. Voliotis, X.L. Wang, and R. Grousson; 10th Int. Conference on Optics of Excitons in Confined Systems (OECS), Patti (Italy), September 10-13,
2007
39

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
« Coherent optical manipulations of the fundamental state in a single quantum dot», R.
Melet, V.Voliotis, R.Grousson, X. L.Wang,
A.Lemaître, A. Martinez, 7th International
Conference on Physics of Light-Matter Coupling in Nanostructures(PLMCN), La
Havane (Cuba), April 12-17 2007
« Self-Induced transparency in semiconductor
sigle quantum dot », A. Enderlin, R. Melet,
M. Ravaro, V. Voliotis, R. Grousson, X. L.
Wang, 21th. Int. Conference on the Physics of
Semiconductors (ICPS), Rio de Janeiro (Brazil) July 27th – August 1st 2008
« Manipulation tout-optique de la cohérence
d’une boîte quantique unique », A. Enderlin,
R. Melet, M. Ravaro, V.Voliotis, R. Grousson,
11èmes Journées de la Matière Condensée,
Société Française de Physique, Strasbourg
(France), 2008
« Manipulation tout-optique cohérente d’une
boîte quantique semiconductrice unique », V.
Voliotis, A. Enderlin, M. Ravaro, R. Grousson, Colloque du GDR “Information et Communication Quantique”, Paris (France), 2008
« Boîtes quantiques en régime Rabi dans un
guide d’onde unidimensionnel », M. Ravaro,
A. Enderlin, V. Voliotis, R. Grousson, A. Lemaitre, A. Martinez, Journées Boîtes Quantiques, Grenoble (France), 2009
«Radiatively limited dephasing in a single
quantum dot strongly coupled to a onedimensional waveguide», A. Enderlin, M.
Ravaro, C. Tonin, V. Voliotis, R. Grousson, A.
Lemaitre, A. Martinez and X. L. Wang, 22th.
Int. Conference on the Physics of Semiconductors (ICPS), Seoul (Corea), 2010
« Contrôle cohérent d'une boîte quantique
unique dans un guide d'onde unidimensionnel », C. Tonin, A. Enderlin, M.
Ravaro, V. Voliotis, R. Grousson, 12èmes
Journées de la Matière Condensée, Société
Française de Physique, Troyes (France), 2010
«Cohérence spatiale et temporelle d’un exciton sur un fil quantique organique unique»,
J. Holcman, T. Barisien, L. Legrand, 12èmes
Journées de la Matière Condensée (JMC12),
Troyes, 23-27 août 2010.
« Coherent Control of the Optical Emission in
a Single Organic Quantum Wire», J.
Holcman, A. Al Choueiry, S. Hameau, T.
Barisien, L. Legrand, 12th International Conference on Optics of Excitons in Confined
Systems (OECS12), Paris 12-16 sept. 2011.
« Field-induced domain wall propagation:
beyond the one dimensional model », L.
Thevenard, C. Gourdon, S. Haghgoo, J.P. Ad-






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
40
am , H. J. von Bardeleben, A. Lemaître, W.
Schoch, A. Thiaville Spintech VI, Matsue
(Japon), 1-5 août 2011
« Magnetic domain self-organization in the
ferromagnetic semiconductor
(Ga,Mn)(As,P) », S. Haghgoo, L. Thevenard,
M. Cubukcu, J. von Bardeleben, A. Lemaître
and C. Gourdon, 55th Annual Conference on
Magnetism and Magnetic Materials, Atlanta,
Georgia, (USA), 14-18 November 2010.
« Exchange constant in the ferromagnetic
semiconductor (Ga,Mn)(As,P) », S. Haghgoo,
L. Thevenard, M. Cubukcu, H. J. von
Bardeleben, A. Lemaître, and C. Gourdon,
EPIOPTICS-11, International School of Solid
State Physics, Erice ( Italy) ,19 - 25 July
2010.
« Détermination des paramètres micromagnétiques des alliages quaternaires de
GaMnAs avec du phosphore », S. Haghgoo, L.
Thevenard, M. Cubukcu, H. J. von Bardeleben, A. Lemaître, O. Mauguin, L. Largeau, A.
Lemaître, C. Gourdon, XIII ème colloque
Louis Néel CLN2010, Abé, France, 30 mars2 avril 2010
« Dynamique de l’aimantation dans le semiconducteur ferromagnétique GaMnAs», C.
Gourdon, Journée C’Nano Ile de France, axe
Electronique de Spin, 3/02/2009.
« Domain wall dynamics in the ferromagnetic
semiconductors (Ga,Mn)As and
(Ga,Mn)(As,P) », C. Gourdon, A. Dourlat, V.
Jeudy, S. Haghgoo, F. Bernardot, H. J. von
Bardeleben, K. Khazen, Spintech 5, 5 th International School and Conference on
Spintronics and Quantum Information technology, Cracovie (Pologne), 7-11 juillet 2009.
« Domain wall dynamics in the ferromagnetic
semiconductor (Ga,Mn)As », V. Jeudy, A.
Dourlat, C. Gourdon, A. Lemaître, MMM0853rd Conference on Magnetism and Magnetic
Materials- Austin Texas (USA), 10-14
nov.2008.
« Dynamique de déplacement de parois de
domaines sous champ dans des films semiconducteurs ferromagnétiques », A. Dourlat,
V. Jeudy, A. Lemaître, C. Gourdon, 12 ème
Colloque Louis Néel, La Grande Motte
(France), 30/09-03/10 2008
« Dynamique de parois de domaines dans le
semiconducteur ferromagnétique GaMnAs »,
A. Dourlat, V. Jeudy, A. Lemaître, C. Gourdon, 11èmes Journées de la Matière Condensée, Société Française de Physique, Strasbourg (France), 25-29 août 2008.




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

« Expansion and collapse of domains with
reverse magnetization in (Ga,Mn)As epilayers with perpendicular magnetic easy axis », A. Dourlat, C. Gourdon, V. Jeudy, C.
Testelin, K. Khazen, J.L. Cantin, H.J. von
Bardeleben, L. Thevenard, A. Lemaitre, 10th
Joint MMM/Intermag Conference, Baltimore,
Maryland (USA) January 7-11 2007.
« Pattern formation in type-I superconducting films », V. Jeudy, C. Gourdon, A Cebers,
T. Okada, 10th Joint MMM/Intermag Conference, Baltimore, Maryland (USA), January
7-11 2007
«The kinetic motion of the electrons slows
down the propagation», J. Gomez, F. Perez,
B. Jusserand, G. Karczewzski, and T.
Wojtowicz. ; 6th International Conference on
the Physics and Applications of Spin Related
Phenomena in Semiconductors ; University of
Tokyo (Japan) ; August 1-4, 2010.
«Spin flip wave generation in semimagnetic
doped quantum wells», P. W. Jacobs, F. Perez, C. Aku-leh, R. Merlin, and G. Karzewski.
; 5th International Conference on the Physics
and Applications of Spin Related Phenomena
in Semiconductors ; Foz do Iguassu (Parana,
Brazil) ; August 3-6, 2008.
« Escape time of an acoustic nanocavity
mode », M.F. Pascual Winter, G. Rozas, A.
Fainstein, B. Jusserand, B. Perrin and A.
Lemaitre, Acoustics 08, Paris, Juin 2008
«Contrôle optique du spin : vers la manipulation de qbits», C. Testelin, Journée "Electronique de Spin", C'Nano IdF, Paris, 30 mars
2007
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InAs/GaAs self-assembled quantum dots», C.
Testelin, E. Aubry, B. Eble, F. Bernardot, M.
Chamarro and A. Lemaître 13th International Conference on Modulated Semiconductor
structures, Gênes (Italite), 15-20 juillet 2007
«Manipulation optique du spin dans les nanostructures 0 D», B. Eble, C. Testelin, F.
Bernardot, M. Chamarro, Journée Scientifique "Optique Ultra rapide dans les NanoObjets", Paris, 25 janvier 2008.
«Optically initialized and detected coherent
dynamics of localized electron spins in 0-D
semiconductor nanostructures», M. Chamarro, B. Eble, C. Testelin and F. Bernardot,
Conférence Espagnole de Nanophotonique,
Tarragone, 2-4 avril 2008
« Hole - Nuclear Spin Interaction in Quantum Dots », B. Eble, C. Testelin, P. Desfonds,
F. Bernardot, A. Balocchi, T. Amand, A. Miard, A. Lemaître, X. Marie and M. Chamarro,






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41
the XXIXth Int. Conf. on the Physics of Semiconductors, Rio de Janeiro, Juillet 2008.
«Inversion of The Spin Polarization of Electrons Localized on Donors Mediated by Dark
Excitons», B. Eble, C. Testelin, F. Bernardot,
M. Chamarro and G. Karczewski, XXIXth
Int. Conf. on the Physics of Semiconductors,
Rio de Janeiro, Juillet 2008.
«Hole - Nuclear Spin Interaction in Quantum
Dots», B. Eble, C. Testelin, P. Desfonds, F.
Bernardot, A. Balocchi, T. Amand, A. Miard,
A. Lemaître, X. Marie and M. Chamarro,
15th International Conference on Superlattices, Nanostructures and Nanodevices, Natal, Brésil, août 2008.
«Interaction Trou-Spin Nucléaire dans les
Boîtes Quantiques InAs/GaAs dopées p», P.
Desfonds, B. Eble, C. Testelin, F. Bernardot,
A. Balocchi, T. Amand, A. Miard, A. Lemaître, X. Marie and M. Chamarro, 11èmes
Journées de la Matières Condensées, Strasbourg, 2008
«Interaction hyperfine dans les boîtes quantiques : électron de conduction versus électron de valence», M. Chamarro, B. Eble, P.
Desfonds, C. Testelin, F. Bernardot, A. Bellochi, X.Marie, Colloque GDR "Information et
Communication Quantique", 6-8 octobre
2008, Paris.
«Dynamique et contrôle de spin dans les
boîtes quantiques», B. Eble, C. Testelin, F.
Bernardot, A. Balocchi, T. Amand, A. Miard,
A. Lemaître, X. Marie and M. Chamarro
3èmes Journées d’avancement C’Nano Ile-deFrance 3 Chatenay-Malabry, Février 2009
«Experimental Evidence of the Hyperfine
Interaction between Hole and Nuclear Spins
in InAs/GaAs Quantum Dots», B. Eble, C.
Testelin, P. Desfond, F. Bernardot, A. Balocchi, T. Amand, A. Miard, A. Lemaitre, X. Marie and M. Chamarro, MRS Spring Meeting,
Novel Materials and Devices for Spintronics
San Francisco, 13-17 avril 2009
«Interaction hyperfine dipole-dipole entre
spin nucléaire et spin du trou», C. Testelin,
2ème Journée Nationale Boîtes Quantiques,
19 juin 2009, Grenoble
«Hole versus electron nuclear spin coupling
in InAs quantum dots», B. Eble, P. Desfonds,
F. Fras, F. Bernardot, B. Urbaszek, T.
Amand, J. M. Gerard, V. Thierry-Mieg, A.
Miard, A. Lemaître, X. Marie, C. Testelin, M.
Chamarro, 30th Int. Conf. on the Physics of
Semiconductors, Seoul, 25-30 Juillet 2010
«Spin confiné dans une boîte quantique semiconductrice», C.Testelin, F. Fras, B. Eble, M.




Chamarro, F. Bernardot, 12èmes Journées de
la Matière Condensée, Troyes, 23-27 août
2010
«Dynamique ultra-lente du spin du trou dans
les boîtes quantiques», F. Fras, C.Testelin, B.
Eble, M. Chamarro, F. Bernardot, 12èmes
Journées de la Matière Condensée, Troyes,
23-27 août 2010
«Novel experimental technique to extract
long quantum dot spin dynamics», F. Fras, B.
Eble, C.Testelin, F. Bernardot, M. Chamarro,
A. Miard and A. Lemaître, Quantum Dot
France, Toulouse, 16-17 juin 2011
«Slow hole-spin relaxation in InAs quantum
dots: nuclear-spin and two-phonon contributions », F. Fras, B. Eble, P. Desfonds, F. Bernardot, A. Miard, A. Lemaître, C. Testelin
and M. Chamarro, 7th International Conference on Quantum Dots, 13-18 mai 2012,
Santa Fe, Etats-Unis








Organisation de manifestations scientifiques
 Gourdon Catherine, Journée Electronique de
Spin de CNano Ile de France, 2007, Paris
 Voliotis Valia, Conférence Internationale sur
l’Optique des excitons dans les systèmes confinés, « OECS12 », 2011, Paris (France)
 Voliotis Valia, Ecole résidentielle CNano IdF,
2012, (Domaine du Tremblay) France
 Grousson Roger, Voliotis Valia, Testelin
Christphe, Chamrro Maria, Organisation de
la Journée « Optique Ultra-rapide dans les
Nano-Objets (OUNO) », Campus Boucicaut,
Paris, 2007
 Jusserand Bernard, Ecole d’été « Son et Lumière », Cargèse, septembre 2008, coorganisateur
 Maria Chamarro, 12ème Journées de la Matière Condensée , Minicolloque Information
quantique 23-27 août 2010
 Maria Chamarro, Membre de l’équipe de
coordination des actions de vulgarisation et
de formation en nanosciences C-Nano Ile de
France (depuis 2007)



V. Voliotis : Membre de la Commission de
Spécialistes de l'Université d'Evry Val
d’Essonne (sections 28, 29 et 30) (jusqu’en
2008)
F. Perez : Expertise d’un projet pour l’ANR,
programme P2N 2011.
C. Testelin : Conseil Scientifique de l’Ecole
Doctorale STV-UVSQ (Versailles) (depuis
2007)
M. Chamarro : Membre du comité d'évaluation du Plan National Espagnol programme
Matériaux (2007)
M. Chamarro : Membre élu de la commission
de spécialistes 28 de l’UPMC (depuis 2007)
M. Chamarro : Membre élu du Conseil de la
Faculté de Physique UPMC (depuis 2009 )
M. Chamarro : Comité de pilotage projets
Emergence UPMC (2011-12)
M. Chamarro : Membre du Directoire de la
Recherche UPMC
M. Chamarro : Membre élu du Département
du Cycle d’Intégration de l’UPMC (2012-)
L. Legrand : Membre élu CSE 28ème section
de l’Université Pierre et Marie Curie (20072008)
L. Legrand : Membre du groupe d’experts
CNU28 de l’Université Pierre et Marie Curie
(2009-2011)
L. Legrand : Coordinateur B du groupe
d’experts CNU28 de l’Université Pierre et
Marie Curie (depuis 2011)
Collaborations nationales et internationales (préciser si formalisé : faire apparaître le
nom du contrat)
 Laboratoire de Photonique et Nanostructures (CNRS-Marcoussis)
- Aristide Lemaître (LIFAN (cavités phononiques), ANR SONORE, ANR QUAMOS,
ANR MANGAS, ANR EXTREME, Cnano2007-MANOS, CNano2007 SPINGaMnAs, CNano2012 MURAS)
- Ulysse Christian, Largeau Ludovic, Mauguin Olivia (ANR MANGAS)
- Martinez Anthony, Galopin Elisabeth
(ANR EXTREME)
- Harmand Jean Christophe (CNano IdF
2009 FILACOU)
- Pascale Senellart, interaction excitonphonon dans des nanopiliers photoniques
(non formalisé)

Institut de Physique IFPAN, Académie des
Sciences de Pologne, Varsovie
-Wojtowicz Tomasz, Karczewski Grzegorz
-Szuszkiewicz W., Programme PHC Polonium 2010-2011
Participation à des conseils scientifiques
(colloques, expertise,…)
 R. Grousson : Membre du bureau de l’axe
«Nanophotonique et Information Quantique»
de C’Nano Ile de France (2007-2010)
 R. Grousson : Expert pour les projets ANRJeunes Chercheurs 2011
 V. Voliotis : Membre du bureau de l’axe «Nanophotonique » du DIM « Des atomes froids
aux Nanosciences » (depuis 2011)
42







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
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






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

-Klopotowski Lukasz Partenariat Hubert
Curien Polonium 2008-2010
Ecole Normale Supérieure, Paris
Laboratoire Pierre Aigrain
-Tignon Jérôme, Dhillon Sukhdeep (CNANO
SPINWAVDYN 2009)
- Diederichs Carole, Roussignol Philippe,
Ferreira Robson, Contrat ANR EXTREME
Laboratoire de Physique Statistique
-Combescot Roland.
Institut Charles Gerhardt, Montpellier II
- Dutremez Sylvain, Boury Bruno (ANR
PNANO NANOPDAR)
- Filhol Jean-Sébastien
Scalbert Denis, Vladimirova Masha,
Cronenberger Steeve (Laboratoire Charles
Coulomb, UMR 5221, Montpellier) ; ANR
GOSPININFO.
Boukari Hervé, Cibert Joel, Mariette Henri,
Ferrand David (Institut Néel, UPR CNRS,
Genoble) ; ANR GOSPININFO.
D’Amico Irene (University of York, UK),
Ullrich Carsten (University of Missouri,
USA) ; Royal Society IJP – 2008/R1
Hankiewicz Ewelina (Würzburg Universität,
Deutschland), (non formalisé)
Merlin Roberto (University of Michigan,
USA)
Fainstein Alejandro, Centro Atomico Bariloche, Argentine, Laboratoire International
Associé LIFAN (Lab. Int. franco-argentin en
Nanosciences)
Jeudy Vincent, Thiaville André, (Université
Paris-Sud) ANR MANGAS
Cebers Andrejs (Université de Lettonie),
CDD chercheur invité CNRS
Herrera Diez L., Max-Planck-Institut fu¨r
Festkörperforschung, Stuttgart, Germany
Schoch, W, Limmer W., Institut für Quantenmaterie, Universität Ulm (non formalisé)
Tortarolo Marina, Laboratoire International
franco-Argentin en Nanosciences LIFAN
Wang Xue-Lun, (NRI, AIST, Japon)
Weiser Gerhard (Université de Marburg,
Allemagne)
Spagnoli Sylvie (LIPhy, UMR 5588, Université Joseph Fourier, Grenoble I)
Allain Clémence, Audebert Pierre, Clavier
Gilles (PPSM, UMR 8531, ENS Cachan)
Piermarocchi C., Moore M. G., Physics Department, Michigan State Univ., USA
Shiau S., Chang Y.-C., Academia Sinica, Taipei, Taiwan
Zhu G. J. Department of Physics, University
of Illinois at Urbana-Champaign, USA
Crouzeix M. Université de Rennes 1








Pogosov W., Institute for Theoretical and
Applied Electrodynamics, Russian Academy
of Sciences, Moscow
Dubin F. Institute of Photonic Sciences
ICFO, Barcelona, Espagne
Dupertuis M.-A., Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, Suisse
Leuenberger M. N. University of Central
Florida, USA
Pilozzi L. d’Andrea A. Istituto dei Sistemi
Complessi, Roma, Italie
Maaref Mhamed, IPEST (Université de
Carthage) ; Boujdaria Kaïs , LPM (Faculté de
Bizerte) PHC -contrat CMCU n°09S1307,
Marie Xavier, Amand Thierry, LPCNOToulouse, contrat ANR-PNANO 2010 –
QUAMOS
Gérard Jean-Michel, SP2M/DRFMC/CEA –
Grenoble
Sébastien Sauvage et Philippe Boucaud,
Institut d’Electronique Fondamentale, Orsay
(ANR SONORE)
Contrats et Valorisation
 Contrats nationaux
o ANR GOSPININFO (2008-2012)
« Génération Optique d’ondes de
Spin pour le traitement de
l’information » Coordinateur : F. Perez
o Royal Society, International Joint
Project IJP – 2008/R1 ; Coordinateur
: I. d’Amico
o ANR PNANO NANOPDAR 20072008 « Nanochimie et nanophysique
de polydiacétylènes rouges », coordinateur local L. Legrand, participants
T. Barisien, M. Schott
o ANR MANGAS « Manipulation de
l’aimantation dans le composé ferromagnétique GaMnAs » 2010-2013,
coordinateur local C. Gourdon, participants L. Thevenard, C. Testelin, M.
Chamarro
o ANR EXTREME « Excitation Résonnante de boîtes quantiques semiconductrices pour la génération d’états
non classique de la lumière » (n°ANR11-BS10-010) 2011-2014 Coordination V. Voliotis
o Partenariat Hubert Curien-Polonium
– 2008 C. Gourdon, V. Voliotis
o ANR SONORE (2009-2012), « Microscopie photo-thermo-acoustique d'une
boîte quantique unique », B. Jusserand
43
Partenariat Hubert Curien-Polonium
2010-2011, B. Jusserand.
o ANR-PNANO 2010 – QUAMOS
«Boîtes Quantiques, Adressage et
Manipulation Optique de Spin »,
coordinateur C. Testelin
o Partenariat Hubert Curien Utique
(Tunisie) contrat CMCU n°09S1307,
"Etudes des propriétés électroniques,
optiques et magnétiques de nanostructures semiconductrices III-V "
coordinateur C. Testelin
Contrats régionaux
o CNano2006 CEFQUO 2006-2008 «
Contrôle cohérent excitonique dans
un fil quantique organique », T. Barisien
o CNano2007 SpinGaMnAs « Dynamique de spin dans le semiconducteur ferromagnétique GaMnAs », C.
Gourdon
o CNano2007 – MANOS (bourse postdoc) "Manipulation tout optique de
spin dans des nanostructures semiconductrices", C. Testelin
o CNano2009 SPINWAVDYN « Dynamique intrinsèque des ondes de spin
dans les semiconducteurs magnétiques » (2009-2012) ; Coordinateur :
F. Perez
o Cnano2009 – SPECA2 (équipement)
"Spectroscopie à Deux Couleurs", C.
Testelin
o CNano IdF FILACOU« Nanofils semiconducteurs », bourse de thèse
Wang Peng (2009-2012)
o CNano2011, Projet mi-lourd
EXTREME « Excitation Résonnante
de boîtes quantiques semiconductrices pour la génération d’états non
classique de la lumière » V. Voliotis
o CNano2012 MURAS « Manipulation
ultrarapide et renversement de
l’aimantation dans le semiconducteur
ferromagnétique dilué GaMnAsP » L.
Thevenard
Année
o

2007
2008
2009
2010
2011
2012





Autres contrats
o Emergence (Université Pierre et Marie Curie) 2012 L. Thevenard, F. Perez (bourse de thèse)
44
5
2
Intervention en enseignement de niveau
M2
V. Voliotis , cours au Master International
Nanomat (UPMC) « Optical properties of
nanomaterials » et projets expérimentaux
L. Thevenard, C. Gourdon, projets expérimentaux au Master International Nanomat
(UPMC)
M. Chamarro, L. Legrand, TP Master 2
Lummex OMP (UPMC)
M. Chamarro cours d’option “Nano-objets et
photons uniques” dans le Master “Lumière ,
Matière: Mesures extrêmes” ( Lummex )
(2009-2012)
Cours à l’Ecole Doctorale de Paris
2009 « Excitons, trions, biexcitons »
Monique Combescot
2011 « Excitons et paires de Cooper »
Monique Combescot

Cours à l’Ecole Doctorale de Montpellier
2007 “The physics of composite bosons”
Monique Combescot


Cours internationaux
“The physics of composite bosons”
Monique Combescot
- 2007 University of Pittsburgh - USA
- 2008 EPFL – Lausanne- Suisse
- 2008 University of Illinois at UrbanaChampaign, USA
- 2009 Barcelona, Espagne, Institute of Photonic Sciences ICFO
- 2010 Academia Sinica, Taipei, Taiwan
- 2011 Singapour, Nanyang Technological
University
“Excitons, trions and biexcitons”
Monique Combescot
- 2009 University of Illinois at UrbanaChampaign, USA
“Cooper pairs”
Monique Combescot
-2010 University of Illinois at UrbanaChampaign, USA

Implication dans la formation par la recherche
2
2
Nombre des
stagiaires M2
2
4
3



Nombre des
stagiaires M1
5
2



“Excitons and Cooper pairs”
Monique Combescot
- 2011 Academia Sinica, Taipei, Taiwan
- 2011 University of Illinois at UrbanaChampaign, USA
“Photoelastic coupling and Raman scattering:
from infinite superlattices to finite multilayers”

45
Bernard Jusserand
Ecole d’été “Son et Lumière 2”, Cargèse 2008
“Raman scattering in superlattices and
nanocavities.”
Bernard Jusserand
Ecole d’été « Son et Lumière 3 », Cargèse
2010
Axe I : Nanostructures quantiques : de l’objet modèle aux systèmes quantiques
complexes
E2 : Dispositifs quantiques contrôlés : nanofabrication, propriétés électroniques et
magnétiques (D. Roditchev)
Liste des chercheurs et enseignants-chercheurs
Brun Christophe
CR2
CNRS
arrivée : 01/11/2010
Cren Tristan
CR1
CNRS
Noat Yves
CR1
CNRS
Pons Stéphane
CR1
CNRS
arrivée : 01/09/2011
Roditchev Dimitri
DR2
CNRS
Sacks William
PR1
UPMC
départ : 31/12/2007
Liste des ingénieurs
Debontridder François
IR2
locales, à l’échelle atomique. Nous obtenons ainsi
une véritable cartographie de la densité d’états
électroniques d’un matériau, et nous observons
son évolution en fonction de la composition, de la
nano-structuration, de la température, ou encore
du champ magnétique appliqué. Les expériences
à l’état de l’art sont réalisées dans des conditions
de plus en plus extrêmes combinant : ultravide
(UHV, 10-11 mbar), très basse température
(jusqu’à 280 mK) et fort champ magnétique
(jusqu’à 10 Tesla). Pour cela, nous développons
et construisons nos propres dispositifs expérimentaux. Ceci nous permet d’explorer
le monde quantique dans des conditions
expérimentales inaccessibles aux appareils
commerciaux.
CNRS
Eléments chiffrés.
Bilan succinct de la production scientifique
Année
2007
2008
2009
2010
2011
2012
ACL
5
5
5
4
3
7
ACLN
C-INV
2
6
7
12
11
9
C-COM
1
1
2
2
2
4
Au cours de ces dernières années notre équipe a
concentré ses efforts sur trois directions scientifiques et une quatrième instrumentale. Sur le
plan humain, l’embauche de Christophe Brun au
CNRS (fin 2010) et la venue de Stéphane Pons
(CR1) en 2011 ont renforcé l’équipe et nous permettent aujourd’hui d’aborder plus de problématiques émergentes en parallèle.
Post-docs
1) Confinement des vortex dans des nanostructures supraconductrices élaborées insitu (ANR GapSupra)
Nombre de doctorants et post-docs
Année
Nombre de
doctorants
Nombre de
thèses
soutenues
2007
2
1
2008
2
1
2009
2
Brun Christophe, Cren Tristan, Debontridder
François, Dubost Vincent, Fokin Denis, Roditchev
Dimitri, Serrier-Garcia Lise
Références : [12], [13], [14], [19], [21], [27]
2
Cette thématique est émergente, car pour le moment seules deux équipes dans le monde, la nôtre
et celle de l’ISSP à Tokyo, ont été capables de
réaliser de telles expériences. Elle concerne
l’étude de la supraconductivité de type II confinée dans des structures de dimension nanométrique. En effet, dans les échantillons massifs de
taille très supérieure à ξ et λ (ξ est la longueur de
cohérence, λ la profondeur de pénétration) les
vortex – tourbillons de super-courants –
s’organisent spontanément en un réseau triangulaire. Nous nous sommes posés la question suivante: que se passerait-il si la taille d’un su-
2010
2011
1
2
2012
2
2
Notre équipe étudie les propriétés électroniques
des matériaux quantiques et de leurs nanostructures. A l’aide de la microscopie (STM) et de la
spectroscopie tunnel à balayage (STS) nous accédons à la fois à la topographie de la surface du
matériau étudié et à ses propriétés électroniques
46
lume. Bien qu’observées dans un supraconducteur (i.e. un condensat chargé), la fusion
des vortex et la formation de vortex géants
sont des phénomènes généraux qui doivent
exister dans d’autres condensats quantiques confinés mis en rotation, y compris
les condensats neutres, tels que les superfluides, les condensats d’atomes froids, les
condensats de polarons etc.
praconducteur devenait comparable voire
plus petite qu’une (ou deux !) de ces longueurs caractéristiques ?
2) Supraconductivité non-conventionnelle
Cren Tristan, Debontridder François, Dubost
Vincent, Noat Yves, Roditchev Dimitri, Sacks
William, Zimmers Alexandre
Références : [16], [17], [18]
Pour répondre à ces questions, nous avons entrepris en 2000-2008, la mise au point d’un ensemble expérimental nommé M3 (voir le thème
5). Nous avons ainsi élaboré in-situ des nano-îlots
de plomb sur une surface de Si(111). Il s’agit d’un
système modèle idéal car les îlots sont atomiquement plats, monocristallins et leurs propriétés supraconductrices ne sont pas affectées par le
Si semiconducteur. En étudiant des îlots de taille
de plus en plus petite, nous avons observé une
augmentation impressionnante du champ magnétique critique; nous avons également étudié le
cas ultime de l’îlot n’acceptant qu’un seul vortex.
Tout récemment, nous avons mis en évidence
l’influence considérable des supercourants circulant au bord de nano-supraconducteurs sur le
confinement des vortex. Sous champ magnétique
et à très basse température, nous avons observé
que les effets de confinement induits par les supercourants permettaient de rapprocher les vortex jusqu’à une distance trois fois inférieure à
celle attendue au champ critique (BC2). Pour un
confinement encore plus fort, les vortex individuels, caractérisés chacun par un enroulement de
la phase supraconductrice de 2π autour du cœur
de vortex, fusionnent pour former un vortex
géant – un objet quantique caractérisé par un
enroulement de 2πL, L=2, 3, 4. Cette réponse
inédite d’un supraconducteur confiné à un champ
magnétique extérieur – observée directement
pour la première fois – permet de conserver un
état condensé jusqu’à des champs magnétiques
trente fois supérieurs au champ critique du vo-
47
La plupart des matériaux conducteurs ont une
structure complexe, avec plusieurs bandes électroniques coupant le niveau de Fermi. Cette
complexité se traduit par une supraconductivité
non triviale nécessitant une description au-delà
de la théorie BCS. En vue d’approfondir nos connaissances sur les mécanismes fondamentaux en
jeu dans la supraconductivité, nous étudions des
matériaux supraconducteurs complexes, tels que
les clathrates, les chalcogénures ou encore les
supraconducteurs à base de fer.
Grâce à l’analyse poussée des spectres expérimentaux, nous avons pu identifier l’existence de
deux bandes contribuant à la supraconductivité
dans le chlathrate Ba8Si46 [18] et dans le chalcogénure 2H-NbSe2 [17] alors que, pour la plupart
des spectres mesurés, un seul gap supraconducteur est visible. Nos prédictions sont en accord
avec les conclusions issues de mesures thermodynamiques. Dans les deux cas, la supraconductivité dans ces matériaux apparaît très similaire
à celle observée dans MgB2, où une bande  présentant un fort couplage électron-phonon favorable à la supraconductivité est couplée à une
bande  ayant un faible couplage supraconducteur.
Plus récemment, nous avons étudié les pnictures
et les chalcogénures de fer, une nouvelle famille
de supraconducteurs à haute température critique. Nous avons identifié deux énergies caractéristiques dans les spectres, que nous avons
associées à deux gaps différents. La forme des
spectres est compatible avec un couplage magnétique entre les paires, associé à un changement
de signe du paramètre d’ordre [16]. Nos calculs
montrent que, pour cette symétrie particulière,
l’effet du désordre est considérable et se traduit
par une forme particulière du spectre
d’excitation, en bon accord qualitatif avec nos
mesures.
3) Supraconductivité à la transition supraconducteur-isolant (Emergence UPMC)
Brun Christophe, Carbillet Clémentine, Cherkez
Vladimir, Cren Tristan, Debontridder François,
Noat Yves, Roditchev Dimitri
Références : [24]
Cette étude, fruit d’une collaboration internationale, a pour but de découvrir les conditions ultimes de l’existence de la supraconductivité conventionnelle en couche ultra-mince, et de comprendre pourquoi certains systèmes deviennent
isolants dès qu’un désordre critique est atteint.
Parmi différents systèmes, nous étudions ceux
dits amorphes-homogènes pour lesquels la transition supraconducteur-isolant (SIT) n’est pas
encore bien comprise.
Quand on réduit l’épaisseur de couches de NbN
une forte diminution du gap Δ et de la température critique Tc est observée. Nos mesures indiquent que le système passe progressivement d’un
régime spectralement homogène, bien décrit par
la théorie BCS, à un régime où il s’en écarte fortement et où il existe de petites inhomogénéités
spectrales. L’amplitude des pics de cohérence
supraconductrice diminue progressivement pour
quasiment s’annuler pour Tc~0.4 Tcbulk. Conjointement, nous observons la disparition du réseau
de vortex en présence d’un champ magnétique
extérieur. Nos résultats mettent directement
en évidence le fait que les fluctuations de
phase supraconductrice engendrent la
transition supraconducteur-isolant [24],
apportant ainsi de nouveaux résultats expérimentaux marquants aux travaux théoriques récents sur ces systèmes.
l’effet de pulses électriques. Depuis, une large
classe de matériaux a montré des propriétés similaires. Les processus physiques sous-jacents
restaient mystérieux. Nos collègues Nantais
soupçonnaient le caractère spatialement inhomogène de la transition, ce qui pouvait être mis en
évidence à l’aide de la spectroscopie tunnel. C’est
pourquoi nous sommes intervenus dans ce projet
très innovant.
Rapidement, nous avons mis en évidence de façon directe, par STM/STS, la présence
d’inhomogénéités
électroniques
intrinsèques dans des échantillons de GaTa4Se8
transités dans l’état métallique, alors que
ces inhomogénéités électroniques étaient
absentes des échantillons non transités (isolants). Nous avons montré la possibilité d’induire
localement la transition métal-isolant à l’échelle
nanométrique. Nos expériences ont aussi montré
que l’application d’un pulse électrique via la
pointe STM pouvait provoquer un gonflement de
la surface jusqu’au contact avec la pointe, avec
pour résultat la formation d’un cratère. Ceci met
en évidence un très fort couplage électromécanique dans GaTa4Se8. Nous avons pu mettre à
profit ce processus pour réaliser une gravure,
stable à température ambiante et ayant une résolution de 5nm (voir Figure).
4) Transition de Mott métal-isolant induite
par pulse électrique (ANR NanoMott)
Cren Tristan, Debontridder François, Dubost
Vincent, Khazen Khachayar, Roditchev Dimitri
Références : [6], [8], [11], [28]
Zones métalliques induites par pulses électriques
avec la pointe STM dans une matrice isolante.
Depuis 2008, nous nous sommes investis dans un
projet potentiellement très prometteur en collaboration avec l’équipe de Laurent Cario de
l’Institut des matériaux de Nantes. Nos collègues
Nantais ont découvert que le composé isolant de
Mott GaTa4Se8, transitant de l’état isolant à métallique sous pression, présente aussi une transition métal-isolant rémanente et réversible sous
Nous tentons maintenant de mieux caractériser
les processus impliqués via des expériences de
microscopie à force atomique utilisant une pointe
conductrice. Les travaux actuels de développement d’un AFM/STM sont menés par un postdoctorant recruté grâce au financement de l’ANR
48
NanoMott. Les développements expérimentaux
en cours nous permettront de sonder les échantillons en fonction du potentiel appliqué sur la
pointe, afin de mieux déterminer les couplages
électromécaniques sous-jacents (« piezoresponse
force microscopy »). Nous avons déjà réussi à
provoquer des transitions locales en AFM. Ces
transitions induisent une modification de la
structure électronique locale, que nous pouvons
imager dans le signal de dissipation de l’AFM, et
par spectroscopie à sonde de Kelvin. Ce travail
est une étape préparatoire avant l’élaboration de
dispositifs, avec l’idée de pouvoir induire la transition Isolant-Métal localement et donc de dessiner de façon reproductible et contrôlée un chemin
métallique dans une matrice isolante.
5) Développements instrumentaux
Depuis sa création, notre équipe consacre une
place
importante
au
développement
d’instruments originaux à l’état de l’art.
5.1) Mise en service du STM UHV 300mK M3
(ANR GapSupra)
Breton Francis, Brun Christophe, Cren Tristan,
Debontridder François, Fokin Denis, Roditchev
Dimitri
Fruit de près de 9 ans de développements, « M3 »
a été mis en service en juin 2008. Fonctionnant
sous ultravide (UHV~10-11 mbar), à très basse
température (300 mK) et sous fort champ magnétique (10 T), ce STM est couplé à une chambre de
préparation et de croissance UHV. La conjonction
de ces éléments fait de M3 un instrument unique
en France, ne possédant que peu d’équivalents
dans le monde. Il est dédié à l'étude par spectroscopie tunnel des propriétés électroniques et magnétiques locales de systèmes quantiques de
taille nanométrique élaborés in-situ.
5.2) Jouvence du STM M2 (Emergence UPMC)
Breton Francis, Carbillet Clémentine, Cerchez
Vladimir, Debontridder François, Fokin Denis,
Noat Yves, Roditchev Dimitri
Construit en 1999, le microscope M2, premier
STM fonctionnant en mode Josephson [7], a été
profondément rénové en 2011 suite au déménagement à Jussieu : la bobine supraconductrice 5 T
a été remplacée et le cryostat modifié, triplant
son autonomie (tous deux dataient de 1968 !). La
manipulation d’échantillons/pointes a été entièrement revue pour gagner en ergonomie et permettre plus d’expériences tout en consommant
moins.
49
5.3) Construction d’un AFM/STM UHV (ANR
NanoMott)
Cren Tristan, Debontridder François, Fokin Denis, Khazen Khashayar, Roditchev Dimitri
Depuis 2009, l’évolution de nos thématiques de
recherche vers la transition supraconducteurisolant [29] ou la transition de Mott métal-isolant
[11,23] nous a conduits à développer un microscope mixte (AFM/STM), permettant d’accéder
simultanément à la topographie et à la densité
d’états d’échantillons présentant de fortes inhomogénéités électroniques. Complémentaire des
deux autres STM, ce microscope fonctionnera
vers 2K sous UHV, avec un champ magnétique
vectoriel (2T vertical, 1 T horizontal). Il sera couplé à une chambre de préparation/croissance.
L’originalité de ce dispositif réside dans son fonctionnement cryogénique en circuit fermé.
Rayonnement et attractivités académiques
Notre équipe a acquis une renommée internationale incontestable. Nous sommes très régulièrement invités dans divers congrès nationaux et
internationaux, à des séminaires généraux en
France et à l’étranger. Nous intervenons dans
plusieurs GDR et écoles thématiques. Nous formons les jeunes chercheurs d’équipes (Slovénie,
Italie, Russie, Belgique) souhaitant acquérir un
savoir-faire en microscopie et spectroscopie tunnel à balayage. Nous faisons un effort particulièrement soutenu de vulgarisation et de diffusion
du savoir : nous donnons des conférences grandpublic, intervenons à la radio et télévision. A
titre d’exemple, en 2011, nous avons proposé,
organisé et participé au déroulement, au Musée
des Arts et Métiers, de la journée consacrée aux
100 ans de la supraconductivité, qui fut un
énorme succès (plus de 3500 visiteurs).
Thèses en cours :
 Carbillet Clémentine, « Etude de la supraconductivité dans des films ultra-minces
proches de la transition supraconducteurisolant par microscopie à effet tunnel », (dir.
D. Roditchev)
 Serrier-Garcia Lise, « Etude de la supraconductivité confinée dans des nanostructures de
type Pb/Si par microscopie/spectroscopie
tunnel à balayage, à très basse température
(300 mK) et sous fort champ magnétique »,
(dir. D. Roditchev)
Liste des professeurs et chercheurs invités
Bozhko Sergei
2007
Giubileo Filippo
2008
Bozhko Sergei
2009
Stoliarov Vassily
2009
Stoliarov Vassily
2011
Fokin Denis
2012
Aladyshkin Alexei
2012
Stoliarov Vassily
2012
Liste des post-docs
Zimmers Alexandre
Cerchez Vladimir
Khazen Khachayar
University
of Moscow
Université
de Salerne
University
of Moscow
University
of Moscow
University
of Moscow
University
of Moscow
University
of NijniiNovgorod
University
of Moscow
7.
8.
2007-2008
2011-2012
2011-2012
9.
Publications
1. A. Zimmers, Y. Noat, T. Cren, W. Sacks, D.
Roditchev, B. Liang, R. Greene. "Local tunneling spectroscopy of the electron-doped cuprate superconductor Sm1.85Ce0.15CuO4".
Physical Review B 76, 132505 (2007).
2. F. Giubileo, F. Bobba, A. Scarfato, A. Cucolo,
A. Kohen, D. Roditchev, N. D. Zhigadlo, J.
Karpinski. "Local tunneling study of threedimensional order parameter in the π band of
Al-doped MgB2 single crystals". Physical Review B 76, 024507(2007).
3. F. Giubileo, F. Bobba, A. Scarfato, D.
Roditchev, N. Zhigadlo, J. Karpinski, A.
Cucolo. "Nanoscale spatial non-homogeneity
of 3D in Δπ Mg0.9Al0.1B2 single crystals".
Physica C: Superconductivity 460-462, 585586 (2007).
4. A. Kohen, F. Giubileo, Th. Proslier, F. Bobba,
A. M. Cucolo, W. Sacks, Y. Noat, A.
Troianovski, D. Roditchev. "Two regimes in
the magnetic field response of superconducting MgB2". The European Physical Journal B
57, 21-25 (2007).
5. C.R. van den Brom, I. Arfaoui, T. Cren, B.
Hessen, T.T.M. Palstra, J.T.M. De Hosson, P.
Rudolf. "Selective Immobilization of Nanoparticles on Surfaces by Molecular Recognition using Simple Multiple H-bonding Functionalities". Advanced Functional Materials
17, 2045-2052 (2007).
6. C. Vaju, L. Cario, B. Corraze, E. Janod, V.
Dubost, T. Cren, D. Roditchev, D.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
50
Braithwaite, O. Chauvet. "Electric-pulseinduced resistive switching and possible superconductivity in the Mott insulator GaTa4Se8". Microelectronic Engineering 85,
2430-2433 (2008).
N. Bergeal, Y. Noat, T. Cren, Th. Proslier, V.
Dubost, F. Debontridder, A. Zimmers, D.
Roditchev, W. Sacks, J. Marcus. "Mapping
the superconducting condensate surrounding
a vortex in superconducting V3Si using a superconducting MgB2 tip in a scanning tunneling microscope". Physical Review B 78,
140507 (2008).
C. Vaju, L. Cario, B. Corraze, E. Janod, V.
Dubost, T. Cren, D. Roditchev, D.
Braithwaite, O. Chauvet. "Electric-Pulsedriven Electronic Phase Separation, Insulator-Metal Transition, and Possible Superconductivity in a Mott Insulator". Advanced Materials 20, 2760-2765 (2008).
F. Giubileo, F. Bobba, A. Scarfato, A. Cucolo,
A. Kohen, D. Roditchev, N. Zhigadlo, J.
Karpinski ."Local study of the Mg1-xAlxB2Mg1xAlxB2 single crystals by scanning tunneling
spectroscopy in magnetic field up to 3Tesla".
Physica C: Superconductivity 468, 828-831
(2008).
R. Melet, V. Voliotis, A. Enderlin, D.
Roditchev, X. Wang, T. Guillet, R. Grousson.
"Resonant excitonic emission of a single
quantum dot in the Rabi regime". Physical
Review B 78, 073301 (2008).
V. Dubost, T. Cren, C.Vaju, L. Cario,
B.Corraze, E. Janod, F. Debontridder, D.
Roditchev. "Electric-Field-Assisted
Nanostructuring of a Mott Insulator". Advanced Functional Materials 19, 2800-2804
(2009).
T. Cren, D. Fokin, F. Debontridder, V.
Dubost & D. Roditchev. "Ultimate Vortex
Confinement Studied by Scanning Tunneling
Spectroscopy". Physical Review Letters 102,
127005 (2009).
A. Chaika, D.A. Fokin, S.I. Bozhko, A.M.
Ionov, F. Debontridder, T. Cren, D.
Roditchev. "Atomic structure of a regular
Si(223) triple step staircase". Surface Science
603, 752-761 (2009).
A. N. Chaika, D. A. Fokin, S. I. Bozhko, A. M.
Ionov, F. Debontridder, V. Dubost, T. Cren,
D. Roditchev. "Regular stepped structures on
clean Si(hhm)7×7 surfaces". Journal of Applied Physics 105, 034304 (2009).
N. Jenkins, Y. Fasano, C. Berthod, I. MaggioAprile, A. Piriou, E. Giannini, B. W. Hoogenboom, C. Hess, T. Cren, Ø. Fischer. "Imaging
the Essential Role of Spin Fluctuations in
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
ing of Single-Electron Solitons in a Material
with Incommensurate Charge-Density
Waves". Physical Review Letters 108, 096801
(2012).
27. A. Crepaldi, S. Pons, E. Frantzeskakis, K.
Kern & M. Grioni. "Anisotropic spin gaps in
BiAg2-Ag/Si(111)". Physical Review B 85,
075411 (2012).
High-Tc Superconductivity". Physical Review
Letters 103, 227001 (2009).
Y. Noat, T. Cren, V. Dubost, S. Lange, F.
Debontridder, P. Toulemonde, J. Marcus, A.
Sulpice, W. Sacks, D. Roditchev. "Disorder effects in pnictides: a tunneling spectroscopy
study". Journal of physics. Condensed matter : an Institute of Physics journal 22,
465701 (2010).
Y. Noat, T. Cren, F. Debontridder, D.
Roditchev, W. Sacks, P. Toulemonde, A. San
Miguel. "Signatures of multigap superconductivity in tunneling spectroscopy". Physical
Review B 82, 014531 (2010).
Y. Noat, T. Cren, P. Toulemonde, A. San Miguel, F. Debontridder, V. Dubost, D.
Roditchev "Two energy gaps in the tunnelingconductance spectra of the superconducting
clathrate Ba8Si46". Physical Review B 81,
104522 (2010).
D. A. Fokin, S. I. Bozhko, V. Dubost, F. Debontridder, A. M. Ionov, T. Cren, D. Roditchev
"Electronic growth of Pb on the vicinal Si surface". physica status solidi (c) 7, 165-168
(2010).
E. Frantzeskakis, S. Pons, A. Crepaldi, H.
Brune, K. Kern, M. Grioni. "Ag-coveragedependent symmetry of the electronic states
of the Pt(111)-Ag-Bi interface: The ARPES
view of a structural transition". Physical Review B 84, 245443 (2011).
T. Cren, L. Serrier-Garcia, F. Debontridder &
D. Roditchev. "Vortex Fusion and Giant Vortex States in Confined Superconducting Condensates". Physical Review Letters 107,
097202 (2011).
M. Combescot, T. Cren, M. Crouzeix & O.
Betbeder-Matibet. "Density dependence of
the energy of N Cooper pairs". The European
Physical Journal B 80, 41-49 (2011).
C. Brun, Z.-Z. Wang, P. Monceau & S. Brazovskii. "Charge-density waves studied at the
surface and at the atomic scale in NbSe3".
Physica B: Condensed Matter 407, 1845-1847
(2012).
P. Yang, I. Arfaoui, T. Cren, N. Goubet & M.P. Pileni. "Unexpected electronic properties
of micrometer-thick supracrystals of Au
nanocrystals". Nano letters 12, 2051-2055
(2012).
C. Brun, K. Müller, H. I-Po, F. Patthey, C.
Flindt, W.-D. Schneider. "Dynamical Coulomb Blockade Observed in Nanosized Electrical Contacts". Physical Review Letters 108,
126802 (2012).
S. Brazovskii, C. Brun, Z.-Z. Wang & P. Monceau. "Scanning-Tunneling Microscope Imag-
Thèses et HDR
 « Spectroscopie tunnel à l’aide d’une pointe
supraconductrice vers un microscope à effet
Josephson » ; Dubost Vincent ; thèse UPMC;
2009
 « Effets du confinement quantique sur les
propriétés
microscopiques
des
nanostructures supraconductrices » ; Fokin Denis;
thèse UPMC; 2009
Conférences invitées dans congrès
 «Probing the superfluid condensate at the
nanometer scale», T. Cren, D. Roditchev, F.
Debontridder et al., International Conference
on “Vortex Matter in Nanostructured Superconductors” (VORTEX V), sept. 2007, Rhodes
(Greece)
 «Growth and Control of Pb-Nanoislands on Si
by a STM», V. Dubost, D. Fokin, T. Cren, F.
Debontridder, W. Sacks, S. Bozhko, D.
Roditchev, HighMatTech, International Conference, October 15-19, 2007, Kiev (Ukraine)
 «Characteristic features in the local tunneling
spectra of superconducting cuprates», T. Cren,
D. Roditchev et al., International workshop on
Conductor-Insulator Quantum Phase Transitions, January 9, 2008, Ohio State University,
Columbus (USA)
 «Metal-Insulator Transition Induced on the
Nanometer Scale by Electric Pulses», D.
Roditchev, Vaju C, Cario L, Corraze B, et al. ,
Workshop “Statistical Physics and Low Dimensional Systems 2008 » May 21-23, Vandoeuvre les Nancy (France)
 «Thin Superconducting Lead Islands Studied
by Low-Temperature Scanning Tunneling Microscopy and Spectroscopy», C. Brun, I.-P.
Hong, F. Patthey, and W.-D. Schneider, European workshop on Statistical Physics and Low
Dimensional Systems SPLDS08, 22.05.2008
Nancy (France)
 «Hybridization induced spin gaps in a assymetric quantum well system», Statistical
Physics and Low Dimensional Systems
SPLD08, S. Pons, 21-23 mai 2008, Nancy
(France)
51









«Probing the superconducting condensate with
a Josephson STM» A. Kohen, Y. Noat, T. Cren,
Th. Proslier, N. Bergeal, V. Dubost, F. Debontridder, A. Zimmers, W. Sacks, D.
Roditchev, Int. Conference "Probing superconductivity at the nanoscale" in the framework of the European Science Foundation
programme 'Nanoscience Engineering and
Superconductivity (NES)". June 4-7, 2008, Alicante (Spain)
«Probing the Superconducting Condensate
surrounding Vortices», Th. Proslier, A. Kohen,
N. Bergeal, Y. Noat, T. Cren, W. Sacks and D.
Roditchev. , ESF Exploratory Workshop “Interplay between Superconductivity and Magnetism at nanometer scale», 20-21 June 2008,
Paestum-Salerno (Italy)
«Phase Diagram of Vortex Confining Superconducting Island of Pb/Si(111)», D. Roditchev
et al. , Sixth International Conference in
School Format on Vortex Matter in
Nanostructured Superconductors (VORTEX
VI), 2009, Rhodes (Greece)
«Decay mechanisms of quantum-well states
and Superconductivity in ultrathin Pb islands
grown on Si(111): scanning tunneling spectroscopy study», C. Brun, I.-P. Hong, F. Patthey, and W.-D. Schneider, Seminar Profs. J.P. Pouget and H. Bouchiat LPS (Laboratoire
de Physique des Solides), 19.10.2009, Paris
(France)
«Confinement effects in Superconductors», D.
Roditchev, T. Cren, D. Fokin et al. International Workshop “Statistical Physics and Low
Dimensional Systems 2009 » May 21-23, Vandoeuvre les Nancy (France)
«Decay mechanisms of quantum-well states
and Superconductivity in ultrathin Pb islands
grown on Si(111): scanning tunneling spectroscopy study», C. Brun, I.-P. Hong, F. Patthey, and W.-D. Schneider, Seminar Drs. G.
Meyer and A. Fuhrer IBM-Research,
19.11.2009, Zürich (Switzerland)
«Ultimate Vortex Confinement studied by
STM/STS», T. Cren, D. Roditchev et al., I.F.
Schegolev Memorial Conference on LowDimensional Metallic and Superconducting
Systems, October 11-16, 2009, Chernogolovka
(Russia)
«Ultimate Vortex Confinement Studied by
STM/STS», D. Roditchev et al. , Int. Conference on Nanoscience and Engineering in Superconductivity, June 2009, Anacapri (Italy)
«Structure and Superconductivity of PbIslands on Si(111): Scanning Tunneling Spectroscopy Study», D. Roditchev et al. Int. Conf.
52


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

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
“High Mat Tech 2009”, oct. 2009, Kiev
(Ukraine)
«Ultimate vortex confinement», D. Roditchev
et al. , Invited talk at the Institute for Nanoscale Physics and Chemistry, Katholieke
Universiteit Leuven, Celestijnenlaan 200 D,
B-3001 28.01.2010, Leuven (Belgium)
«Scanning Tunneling Spectroscopy at UltraLow Temperature», D. Roditchev, T. Cren, F.
Debontridder, Int. Workshop on Tunneling
Spectroscopy au Forum de Microscopies à
sonde locale, 18-19.03.2010, Mittelwihr
(France)
«Ultimate Vortex Confinement studied by
STM/STS», T. Cren, D. Roditchev, F. Debontridder et al., International Conference on
Superconductivity and Magnetism 2010, April
25-30, 2010, Antalaya (Turkey)
«Vortex Confinement Studied by Scanning
Tunneling Spectroscopy», T. Cren, D. Fokin,
F. Debontridder, V. Dubost and D. Roditchev,
International Workshop on Superconductivity
in Reduced Dimensions, 4 - 8 May 2010, Salzburg (Austria)
«Inhomogeneous Electric Field Driven Insulator-to-Metal Transition in GaTa4Se8: A
STM/STS Study», V. Dubost1, C. Vaju, L. Cario, B. Corraze, E. Janod, T. Cren, D.
Braithwaite, O. Chauvet and D. Roditchev,
Int. Conference Edge Topics in Correlated
Materials International Conference. Edge
2010, 17-19 mai 2010, Paris (France)
«Unconventional Rashba spin-orbit in surface
alloys and semiconducting interfaces», S.
Pons, Statistical Physics and Low Dimensional Systems SPLDS10, 18-20 mai 2011, Nancy
(France)
«Microscopie et Spectroscopie Tunnel à balayage dans l’étude des systèmes à fortes corrélations électroniques», D. Roditchev, T.
Cren, F. Debontridder, Y. Noat, Cycle de 2
cours (2x45min.), École Matériaux et interactions en Compétition, Centre Paul Langevin,
Aussois, du 5 au 11 juin 2010 (France)
«Vortex Confinement Studied by Scanning
Tunneling Spectroscopy», T. Cren, D. Fokin,
F. Debontridder, V. Dubost and D. Roditchev,
Colloque Franco-Russe, Sept. 2010, Marcoussi
(France)
«Signatures of Multi-Band Superconductivity
in Tunneling Spectra of Ba8Si46 and 2HNbSe2», Y. Noat, T. Cren, F. Debontridder, V.
Dubost and D.
Roditchev,
ESF-NES
WORKSHOP 2010 Nanoscale Superconductivity, Fluxonics and Plasmonics, 21–26 September 2010, Crete (Greece)

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

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



«Vortex Confinement in Nanostructured Superconductors», D. Roditchev, Superconductivity and Magnetism : SM-2010 International
Conference, September 5 - 11, 2010, Paestum,
Salerno (Italy)
«Physics of vortices in superconducting
nanostructures», D. Roditchev, T. Cren, Y.
Noat, F. Debontridder and L. Serrier-Garcia,
Nancy (France), Topical School Quantum aspects of the Physics of low dimensional systems, 23-26.11.2010, Nancy (France)
«Vortex phases in confined superconductors: A
STM/STS study», T. Cren, L. Serrier-Garcia,
F. Debontridder and D. Roditchev, VIII Brazilian School of Superconductivity & Workshop on Frontiers of superconductivity and
Magnetism, 6-10.12.2010, Porto de Galinhas
(Brazil)
«Electron transport through nano-contacts:
Ohmic behaviour, zero-bias anomaly and Coulomb blockade», C. Brun et al., Seminar Prof.
M. Büttiker, 26.01.2011, Geneva (Switzerland)
«Visualizing Meissner currents in nanometerscale superconductors with Scunning Tunneling Spectroscopy», T. Cren, L. Serrier-Garcia,
F. Debontridder, Ch. Brun, and D. Roditchev,
International Workshop on Mesoscopic Superconductivity & Vortex Imaging, 3 - 7 May
2011, Bath (U.K.)
«Decay mechanisms of quantum-well states
and Superconductivity in ultrathin Pb islands
grown on Si(111): a scanning tunneling spectroscopy study», C. Brun, I.-P. Hong, F. Patthey, and W.-D. Schneider, European workshop on Statistical Physics and Low Dimensional Systems SPLDS11, 19.05.2011, Nancy
(France)
«Disorder effects in pnictides: a tunnelling
spectroscopy study », Y. Noat, T. Cren, V.
Dubost, F. Debontridder, P. Toulemonde, J.
Marcus, A. Sulpice, W. Sacks and D.
Roditchev, Workshop "Exploratory Workshop
on Physics and Technology of Iron Pnictide
Thin films", 23-25.05.2011, Dresden (Germany)
«Recent progress in tunneling spectroscopy of
nanometer-scale
superconductors»,
D.
Roditchev et al., Int. Workshop in school format: “Modern topics in superconductivity”,
01.06.2011, Antwerp (Belgium)
«Charge Density Waves studied at the surface
and at the local scale», C. Brun, S. Brazovski,
et al., International Workshop on electronic
crystals ECRYS 2011, 18.08.2011, Cargese
(France)
53









«Revealing Super-Dense Vortex Configurations in Nanometer-Scale Superconductors
with Scanning Tunneling Spectroscopy», L.
Serrier-Garcia, T. Cren, Ch. Brun, F. Debontridder, and D. Roditchev, Seventh International Conference on Vortex Matter in
Nanostructured Superconductors, 10‐17 September, 2011, Rhodes (Greece)
«Strongly Confined Supercodnucting Condensate: A STM/STS Study», T. Cren, L. SerrierGarcia, D. Roditchev and F. Debontridder, International Workshop on electronic crystals
ECRYS 2011, 18.08.2011, Cargese (France)
1st International School on Surface Science
"Technologies and Measurements on Atomic
Scale" (SSS-TMAS), T. Cren, 28 September –
2 October 2011, Veliky Novgorod (Russia)
«Electric Field Driven Insulator-to-Metal
Transition in the Mott insulator GaTa4Se8»,
V. Dubost, L. Cario, B. Corraze, E. Janod, T.
Cren, and D. Roditchev, 13-rd Int. Conference
HighMatTech, 3-7 october 2011, Kiev
(Ukraine)
«Confinement-Induced Vortex Phases In Superconductors», T. Cren, L. Serrier-Garcia, F.
Debontridder, Ch. Brun, and D. Roditchev,
Les défis actuels de la Supraconductivité Séminaire Daniel Dautreppe de la Société
Française de Physique en partenariat avec le
GDR MICO, 21 au 25 novembre 2011, Grenoble (France)
«Revealing Super-Dense Vortex Configurations in Nanometer-Scale Superconductors
with Scanning Tunneling Spectroscopy», T.
Cren, L. Serrier-Garcia, F. Debontridder, Ch.
Brun, and D. Roditchev, Int. Conf. Pathbreaking Phase Sciences in Superconductivity 2012,
13-15 January, 2012 Osaka (Japan)
«Confinement-induced vortex phases in superconductors: An in-situ STM/STS study», L.
Serrier-Garcia, T. Cren, Ch. Brun, F. Debontridder, and D. Roditchev, International
Conference on Superconductivity and Magnetism” -ICSM 2012, 12.04-04.05.2012, Istambul (Turkey)
«Spectroscopy of vortices in confined nanosuperconductors by STM/STS», D. Roditchev
et al., Int. Workshop on Nanoscale Superconductivity and Fluxonics, 12.06.2012, Leuven
(Belgium)
«Loss of long-range phase coherence due to
fluctuations in ultrathin superconducting
NbN films», Y. Noat, T. Cren, C. Brun, F.
Debontridder, V. Cherkez, K. Ilin, M. Siegel,
A. Semenov, H.-W. Hübers, and D. Roditchev,
Advanced research workshop “Meso–2012”





Mesoscopic and strongly correlated electron
systems — Non-equilibrium and coherent
phenomena at nanoscale, June 17-23, 2012,
Chernogolovka, Moscow Reg. (Russia)
«Break-up of long-range coherence due to
phase fluctuations in ultrathin superconducting NbN films», Y. Noat, T. Cren, C. Brun, F.
Debontridder, V. Cherkez, K. Ilin, M. Siegel,
A. Semenov, H.-W. Hübers, and D. Roditchev,
CECAM Workshop, Control and enhancement
of superconductivity in conventional and high
Tc nanostructures, June 8 2012, Lausanne
(Switzerland)
«Novel Vortex Phases in Nanometer-Scale
Superconductors: A Scanning Tunneling Spectroscopy Study», T. Cren, L. Serrier-Garcia, F.
Debontridder, Ch. Brun, and D. Roditchev,
General Seminar at Max Planck Institute for
Solid State Research, Stuttgart (Prof. K.
Kern), 20-21 June 2012, Stuttgart (Germany)
«Superconducting films and surfaces: Pushing
the superconductivity beyond conventional
limits.», L. Serrier-Garcia, T. Cren, C. Brun,
F. Debontridder, D. Fokin and D. Roditchev,
16th International Conference on Solid Films
and Surfaces, 1-6 July 2012, Genoa (Italy)
«Revealing Confinement-Induced Vortex Configurations in Nanometer-Scale Superconductors with Scanning Tunneling Spectroscopy»,
T. Cren, L. Serrier-Garcia, F. Debontridder,
Ch. Brun, and D. Roditchev, International
Conference on Nanoscience + Technology
(ICN+T2012) - July 23-27, 2012, Paris
(France)
«Observation of Giant Vortex and SuperDense Vortex Clusters in Nanometer-Scale
Superconductors by Scanning Tunneling
Spectroscopy», T. Cren, L. Serrier-Garcia, F.
Debontridder, Ch. Brun, and D. Roditchev, International Conference on Materials and
Mechanisms of Superconductivity (M2S 2012),
29.07-03.08.2012, Washington (USA)
Conférences orales dans congrès
 « Spectroscopie tunnel et microscopie Josephson des supraconducteurs », N. Bergeal, Y.
Noat, T. Cren, Th. Proslier, V. Dubost, F.
Debontridder, A. Zimmers, and D. Roditchev,
Journées Surface-interface, 29-31 janvier
2007, Paris (France)
 «Thin Superconducting Lead Islands Studied
by Low-Temperature Scanning Tunneling
Microscopy and Spectroscopy», C. Brun, I.-P.
Hong, F. Patthey, and W.-D. Schneider, 25th
European Conference on Surface Science,
54








ECOSS 25 2008, 28.07.2008, Liverpool (England)
«Decay Mechanisms of Excited Electrons in
Quantum-Well States of Ultrathin Lead Islands Grown on Si(111): Scanning Tunneling
Spectroscopy and Theory», C. Brun, I.-P.
Hong, F. Patthey I. Yu. Sklyadneva, X. Zubizarreta, R. Heid, V. M. Silkin, P. M. Echenique, K. P. Bohnen, E. V. Chulkov, and W.D. Schneider, 26th European Conference on
Surface Science, ECOSS 26 2009, 1.09.2009,
Parma, (Italy)
«Reduction of the Superconducting Gap in
Ultrathin Pb Islands», C. Brun, I.-P. Hong, F.
Patthey, and W.-D. Schneider, Symposium on
Surface Science, 3S’09, 9.03.2009, St-Moritz
(Switzerland)
« Etude spectroscopique de Ba8Si46 : Un
autre supraconducteur à 2 gaps ? », Y. Noat,
T. Cren, P. Toulemonde, A. San Miguel, F.
Debontridder, V. Dubost, and D. Roditchev,
Séminaire au Laboratoire de Physique et
d’Étude des Matériaux, Paris (France)
« Unconventional Rashba spin-orbit in surface alloys and semiconducting interfaces »,
S. Pons, 27th European Conference on Surface Science ECOSS27, 29 August-03 september 2011, Groningen (The Netherlands)
«Break-up of long range coherence in ultrathin superconducting NbN films close to the
superconductor-insulator transition», Y. Noat, T. Cren, C. Brun, F. Debontridder, V.
Cherkez, K. Ilin, M. Siegel, A. Semenov, H.W. Hübers, and D. Roditchev, Séminaire
Dautreppe-GdR MICO, 23.11.2011, Grenoble
(France)
« Effets de désordre dans les supraconducteurs à base de Fer », Y. Noat, T. Cren, V.
Dubost, F. Debontridder, P. Toulemonde, J.
Marcus, A. Sulpice, W. Sacks and D. Roditchev, Séminaire Institut Néel, Grenoble
(France)
«Confined superconductivity studied by
scanning tunneling spectroscopy: from the
vortex lattice to the giant vortex», L. SerrierGarcia, T. Cren, F. Debontridder, C. Brun, D.
Roditchev, Forum des microscopies à sonde
locale, 12 au 16 mars 2012, Saint Jacut de la
mer (France)
«Break-up of long range coherence in ultrathin superconducting NbN films close to the
superconductor-insulator transition», Y. Noat, T. Cren, C. Brun, F. Debontridder, V.
Cherkez, K. Ilin, M. Siegel, A. Semenov, H.W. Hübers, and D. Roditchev, International


conference on Nanoscience and Technology
ICN+T 2012, 25.07.2012, Paris (France)
«Disorder effects in pnictides: a tunnelling
spectroscopy study », Y. Noat, T. Cren, V.
Dubost, F. Debontridder, P. Toulemonde, J.
Marcus, A. Sulpice, W. Sacks and D.
Roditchev, International conference on Nanoscience and Technology ICN+T 2012,
25.07.2012, Paris (France)
«Finite height potential wells formed by chlorine adsorption on Au(111) surface», V. Cerchez, B. Kierren, C. Chatelain, C. Didiot, Y.
Fagot-Revurat,
D.
Malterre,
B.
Andryushechkin, K. Eltsov International conference on Nanoscience and Technology
ICN+T 2012, 25.07.2012, Paris (France)
Organisation de manifestations scientifiques
 Roditchev Dimitri, GdR Physique Quantique
Mésoscopique, « Conférence Champ Proche
Mésoscopique», 70 participants, 2-4.11.2010,
Paris (France)
 Cren Tristan, GdR Matériaux et Interactiosn
en Compétition et GdR Matériaux mutliferroiques, « Réunion Multiferroïques », 1718.05.2011, Gif-sur-Yvette (France)
 Cren Tristan, membre du comité local
d’organisation de l’International conference
on Nanoscience and Technology ICN+T 2012,
23-27.07.2012, Paris (France)
 Roditchev Dimitri, membre du comité de
programme de l’International conference on
Nanoscience and Technology ICN+T 2012,
23-27.07.2012, Paris (France)

Cren Tristan, Responsable scientifique du
service des basses températures de l’UPMC
Collaborations nationales et internationales
 Bozhko Serguei, Riazanov V., V. Stoliarov,
Fokin Denis (Institute for Solide State Physics, Russian Academy of Sciences, Chernogolovka, Russia) dans le cadre du Laboratoire
International Associé « Physique théorique et
Matière Condensée »
 Giubileo F., Cucolo A., Université de Salerne,
Salerne, Italie
 Ilin Konstantin, Siegel M. (Institut für
Mikro- und Nanoelectronische System, Karlsruhe Institut für Technologie, Deutschland)
 Semenov Alexei, Hübers H.-W. (DLR Institute of Planetary Research, Berlin, Germany)
 Canadell Enric, Ordejon Pablo (Institut de
Ciencia de Materials de Barcelona ICMABCSIC, Spain)
 Groupe du professeur Sacuto Alain de
l’université Paris 7 dans le cadre de l’ANR
GapSupra
 Lobo Ricardo, LPEM, ESPCI dans le cadre de
l’ANR GapSupra
 Flindt Christian, Müller Konrad (Département de Physique Théorique, Université de
Genève, Switzerland)
 Vaju Cristian, Guiot Vincent, Cario Laurent,
Corraze Benoit, Janod Etienne (Institut des
Matériaux Jean Rouxel, CNRS Université de
Nantes, UMR 6502) dans le cadre de l’ANR
« NanoMott »
Contrats et Valorisation
 Contrats nationaux
o ANR Blanc « GapSupra » (Gap et
Pseudo Gap dans les cuprates supraconducteurs), 2007-2010
o ANR Blanc « NanoMott » (Transition
résistive induite par pulses électriques dans des isolants de Mott :
Mécanisme et contrôle à l’échelle nanométrique), 2009-2013
o ANR Blanc « electroVORTEX» 20122015
 Contrats régionaux
o Emergence UPMC « Etude par spectroscopie tunnel des propriétés électroniques locales de couches nanométriques de NbN à la transition supraconducteur-isolant : Implication pour
les détecteurs de particules à photon
unique. », 2011-2013
Direction d’ouvrages
 Livre « Nanoscale Superconductivity » commandé par l’édition Springer en juin 2012, à
paraître en 2013
Participation à des conseils scientifiques
(colloques, expertise,…)
 Roditchev Dimitri, membre du comité de
visite AERES au CRHEA, 2011
 Roditchev Dimitri, membre du Comité National du CNRS section 6, 2009-2012
 Cren Tristan, membre du comité de spécialiste de la section 28 de l’UPMC, 2012-2015
 Roditchev Dimitri, Membre de l’Observatoire
des Micro et NanoTechnologies (OMNT), spécialité nanoconstruction.
 Cren Tristan, Membre de l’Observatoire des
Micro et NanoTechnologies (OMNT), spécialité nanoconstruction
55
C’Nano « ARCHISPIN » (Architecture
supramoléculaire modulable pour
l’ingénierie de spin), 2009
Contrats europeens
o Laboratoire International Associé
« Physique théorique et Matière
Condensée », 2005o PICS n° 6066 « Supraconductivité à
l’échelle nanométrique : Spectroscopie
STM/STS haute résolution et description
théorique complète », 2012-2014
o MPNS COST Action MP1201 “Nanoscale Superconductivity: Novel
Functionalities through Optimized
Confinement of Condensate and
Fields (NanoSC -COST)”, 17 pays
concernés, 2012-2016 - participation
au comité de pilotage
Manifestations et Conférences grandpublic, vulgarisation
2007
«Nanosciences et sciences de l’information et de
la communication» D. Roditchev et al. Conférence
dans le cadre Sciences sur Seine; Lycée international Honoré de Balzac, 2007, Paris (France)
o

2009
«Des chercheurs Pour la Science», D. Roditchev et
al., CNRS, Auditorium Marie-Curie, Paris, 11
mai 2009.
«Quand la physique fait Surface» (De l’échelle
atomique à l’échelle planétaire), D. Roditchev et
al. , Conférence dans le cadre de la Fête de la
Science, Lycée La Fayette, Palais des Rencontres
de Champagne sur Seine, octobre 2009.
Implication dans la formation par la recherche
Année
2007
2008
2009
2010
2011
2012


Nombre des
stagiaires M1
1
Nombre des
stagiaires M2
2010
«Microscopies nécessaires à l’étude de la matière
à l’échelle nanométrique», D. Roditchev et al. ,
Conférence, Université Inter-ages de la Ville de
Versailles, 26 janvier 2010.
2
1
«A quand les supraconducteurs à température
ambiante ?» Interview radiophonique de D. Roditchev, France Info 27 mai 2010.
2011
« Supraconductivité ou l’art de faire passer le
courant ! », D.Roditchev et al, Rencontres du Café
des techniques, Musée des arts et métiers, 17
mars 2011.
« SUPER HYPER MEGA SUPRA* Vivez
l’expérience Supra ! », T. Cren, C. Brun, Y. Noat,
F. Debontridder, D. Roditchev, Manifestation
pour le centenaire de la découverte de la supraconductivité au Musée des Arts et Métiers, 18
juin 2011.
Intervention en enseignement de niveau M2
o Roditchev Dimitri, cours à l’ESPCI (25
heures)
o
Cren Tristan, cours au M2 Physique de la
Matière Condensée - Orsay (2 heures)
o
Stéphane Pons, Frontiers in Nanoscience, expert pour examens oraux de M2, EPFL, Suisse
(28 heures)
Cours internationaux
o “Recent progress in tunneling spectroscopy of nanometer-scale superconductors”,
D. Roditchev et al., Int. Workshop in
school format: “Modern topics in superconductivity”, 01.06.2011, Antwerp (Belgium)
o
1st International School on Surface Science "Technologies and Measurements on
Atomic Scale" (SSS-TMAS), T. Cren,
28.09-2.10.2011, Veliky Novgorod (Russia)
56
« 20e fête de la science », Interview télévisé de T.
Cren, LCI, 8 octobre 2011
« La physique dans tous ses états », T. Cren, C.
Brun, S. Pons, Y. Noat, F. Debontridder, L. Serrier Garcia, D. Roditchev, village des sciences de
l’UPMC à l’occasion des 20 ans de la fête de la
science, 13- 15 octobre 2011.
« Ces chercheurs venus du froid », C. Brun et
S. Pons, Festival de la Supraconductivité à la
Cité des Sciences, 29 octobre 2011.
« Supraconductivité: Récentes découvertes et
recherches en cours », D. Roditchev, exposé à
l’occasion de l’Exposition Int. MesurExpo, Porte
de Versailles, 4 novembre 2011.
sur l’univers de la physique quantique, Musée
des Arts et Métiers, 3 juin 2012.
« A la découverte de la supraconductivité », D.
Roditchev et al., Conférences Sciences à Cœur,
Saison 4, UPMC, 8 décembre 2011.
« Zoom avant sur l’infiniment petit », D. Roditchev et al. Journée « Tout est quantique ?! », Musée des Arts et Métiers, 3 juin 2012.
« Basses températures : passeport vers un monde
extraordinaire », D.Roditchev, T.Cren, Journée
« La physique aux basses températures à
l'UPMC », 9 juin 201, Paris (France).
« Autour de la physique quantique », D. Roditchev et B. Leridon, Emission radiophonique Autour de la question, RFI, 25 juin 2012.
2012
« Tout est quantique ?! », S.Pons, T. Cren, K.
Khazen, V. Cerchez, D. Roditchev, Manifestation
57
Axe II : Confinement et transport en optique et acoustique
E3 : Acoustique, optique et thermique ultra-rapides dans les nano-systèmes (J.-Y. Duquesne)
Liste des chercheurs et enseignants-chercheurs
Belliard Laurent
MCF
UPMC
Bonello Bernard
DR2
CNRS
Boyko-Kazymyrenko Olga
MCF
UPMC
Arrivée : 01/09/2008
Duquesne Jean-Yves
CR1
CNRS
Huynh Agnès
MCF
UPMC
Péronne Emmanuel
CR1
CNRS
Perrin Bernard
DR1
CNRS
Prot Dominique
MCF
UPMC
Thomas Jean-Louis
DR2
CNRS
Doussineau Pierre
PREX UPMC
départ : 30/09/2010
Ganot François
CR1
CNRS
départ : 09/05/2008
Palpant Bruno
MCF
UPMC
départ : 31/08/2009
Liste des émérites et bénévoles
Fournier Danièle
PREM
Prieur Jean-Yves
PR bénévole
Liste des ingénieurs
Charron Eric
Vincent Serge
Gohier Roger départ : 05/04/2011
Nombre de doctorants et post-docs
Année
UPMC
UPMC
IE2
IR1
UPMC
CNRS
IE HC
UPMC
Eléments chiffrés.
Bilan succinct de la production scientifique
Année ACL
ACL
N
C-INV C-COM C-AFF
2007
12
4
5
8
2008
13
7
13
1
2009
12
6
5
1
2010
14
9
13
8
2011
16
4
6
6
Nombre de brevets déposés de 2007 à juin 2012 :
1
« Dispositif piezoélectrique » :
N. d'enregistrement 1155988 (déposé le
04/07/2011)
58
Nombre des
doctorants
Nombre de
thèses
soutenues
Postdocs
2007
5
2
2
2008
2
2
4
2009
2
1
4
2010
5
2011
7
2012
8
2
2
1
L'activité de l'équipe s'articule autour de l'utilisation de l'acoustique, soit comme objet d'étude,
soit comme outil d'étude. Une dizaine de montages expérimentaux permettent de couvrir près
de 8 ordres de grandeur en fréquence, de la dizaine de kHz au THz. Les thèmes abordés sont
variés mais trouvent des ramifications au sein
des différentes composantes de l'équipe, et aussi
au sein du laboratoire. Les nanosciences se trouvent au cœur de nos préoccupations. En structurant artificiellement la matière aux échelles micro ou nanométriques, nous cherchons à contrôler
les propriétés des ondes. C'est ainsi que la réfraction négative d'ondes acoustiques de surface a pu
être obtenue. C'est également ainsi que des
sources de phonons cohérents de très haute fréquence ont été réalisées, grâce à des multicouches, des boîtes quantiques ou des objets de
petite taille. La barrière du THz a été récemment
franchie ce qui ouvre de nouvelles perspectives
(imagerie acoustique à l'échelle de quelques nm,
contrôle acoustique des propriétés électroniques
de nanostructures...). L'expérience acquise sur
l'émission acoustique de petits objets a permis de
réaliser des mesures en condition extrême de
pression, sur de petits volumes. Nous avons fait
bénéficier un autre laboratoire de l'UPMC de ce
savoir-faire, grâce à une collaboration active. Les
nanosciences se trouvent encore au cœur de nos
préoccupations lorsque nous utilisons l'acoustique pour sonder la matière. Ainsi, l'étude des
couplages entre acoustique et magnétisme, dans
des couches minces GaMnAs(P) ou MnAs relève
de la spintronique (à noter que nous avons breveté un capteur utilisant les propriétés acoustiques
de MnAs en couche mince). L'étude des impulsions acoustiques émises par des boîtes quantiques renseigne sur le profil des fonctions
d'ondes électroniques dans et autour des boîtes.
La propagation acoustique dans des suspensions
colloïdales permet de caractériser des diffuseurs
nanométriques. L'acoustique non-linéaire est une
autre préoccupation de l'équipe. L'étude des solitons en acoustique picoseconde vise à repousser
la limite supérieure des fréquences acoustiques
émises et donc à en faire des outils pour les nanosciences. La synthèse de fronts d'onde, en régime linéaire et non-linéaire, permet d'étudier les
caustiques et les vortex acoustiques. A terme, on
peut envisager d'utiliser ces singularités pour
manipuler des objets micro ou nanométriques.
L'activité sur les propriétés thermiques des milieux nanostructurés rejoint les thématiques générales de l'équipe puisque les phénomènes sont
liés aux propriétés des phonons de très haute
fréquence (THz), étudiés par ailleurs en acoustique picoseconde.
La collaboration déjà ancienne avec l'équipe
« Nanostructures et Systèmes quantiques », autour des multicouches de semiconducteurs, a été
renforcée grâce à des travaux en commun sur le
couplage entre acoustique et magnétisme dans
GaMnAs(P). De nouvelles collaborations ont été
nouées avec l'équipe « Croissance et propriétés de
systèmes hybrides en couches minces » sur les
propriétés acoustiques de couches magnétiques
de MnAs épitaxiées. Les nombreux projets soutenus par l'ANR ou par l'Europe nous permettent
de collaborer avec des partenaires extérieurs.
Durant la période 2007-2012, l'activité sur les
cristaux phononiques et les métamatériaux a été
renforcée grâce au recrutement d’Olga Boyko
(MC). Le départ de Bruno Palpant, nommé professeur à l'Ecole Centrale de Paris en 2009, a
entraîné l'arrêt des thématiques autour des propriétés optiques non-linéaires de milieux nanostructurés (réponse optique transitoire ultrarapide de matériaux nanocomposites, effets thermiques dans la réponse optique non-linéaire et
transfert de chaleur aux petites échelles de
temps et d’espace). Le déménagement en 2010,
depuis le site de Boucicaut vers le site de Jussieu, a été une perturbation « forte », qui a ralenti
certaines activités pendant plusieurs mois.
Néanmoins, des crédits de réinstallation ont
permis de développer, sur les montages d'acoustique-picoseconde, un nouveau concept de mesure
pompe-sonde, l'échantillonnage optique asynchrone.
1) Acoustique des milieux nano- et
micro-structurés
La structuration de la matière donne le contrôle
de nombreuses propriétés physiques et permet
donc d’élaborer des matériaux aux fonctionnalités nouvelles. Ceci est particulièrement vrai en
acoustique où il est facile de trouver des matériaux ayant des contrastes acoustiques très importants. Notre équipe a de très bons atouts dans
ce domaine et notamment des capacités expérimentales originales permettant de couvrir une
gamme spectrale allant du MHz au THz (et corrélativement du nm au mm) ce qui offre une
grande souplesse vis-à-vis des échelles de structuration.
1.1) Cristaux phononiques (CP) et
métamatériaux acoustiques
Bonello B., Boyko O., Belliard L.
Brunet T. (post-doc, ATER), Chen J.J. (post-doc),
Pierre J., Marchal R., Zhao J. (Doctorants)
Références : [7], [18], [23], [48], [49], [60], [69],
[C13]
Pour établir les conditions d’ouverture et
d’optimisation d’une bande interdite phononique
59
pour les modes de Rayleigh et de Lamb se propageant dans un CP 2D, nous avons mené plusieurs
études numériques par développement en ondes
planes [7]. Une bande interdite incomplète
s’ouvre lorsque la surface d’un milieu homogène
est structurée périodiquement [60] ou qu’elle est
recouverte d’un film mince structuré. La démonstration expérimentale d’ouverture de tels gaps a
été faite sur des microstructures de symétrie
carrée et rectangulaire, réalisées dans des
plaques de Si [18].
Le calcul des courbes de dispersion et déplacements acoustiques d’un CP modèle de symétrie
carrée (cylindres Al dans une matrice Ni) montre
que le mode SH échange sa polarisation avec les
modes de Lamb symétrique (S0) et antisymétrique (A0), dès que le plan sagittal s’écarte d’une
direction de haute symétrie. Ceci conduit à
l’ouverture de gaps intra-bande [23]. Il en est de
même si on brise la symétrie des inclusions constitutives du CP. Nous en avons fait la démonstration expérimentale en mesurant les courbes de
dispersion des modes de Lamb dans un CP fait de
membranes de Si, percées d’inclusions d’air dont
la forme est dissymétrique par rapport au plan
médian de la membrane [69].
Nous avons réalisé les premières démonstrations
expérimentales de la réfraction négative à
l’interface entre un CP 2D et un milieu homogène
pour des ondes de Rayleigh [48] ou de Lamb [49].
Ces travaux ont reçu le soutien de l’ANR (ANR
« SUPREME »–2009- 2011).
Nous étudions actuellement des métamatériaux
acoustiques qui doivent avoir une densité et/ou
une compressibilité négative(s) pour des fréquences acoustiques très inférieures à celles résultant d’un processus de Bragg. Ces systèmes
sont constitués de résonateurs locaux dans une
matrice solide. Nous avons d’ores et déjà identifié
3 types de résonateurs susceptibles de remplir les
conditions de double négativité : des plots d’AlN
piézoélectriques, des multicouches Mo/Si et des
paires de trous percés dans une membrane de Si.
Ces travaux sont soutenus par l’ANR (ANR
« METACTIF » - 2012-2014).
aux propriétés vibrationnelles de matériaux multicouches nanométriques, principalement métalliques et à mettre en évidence l’existence de
modes de vibration au-delà du terahertz. Dès
cette époque, nous avons développé des modèles
pour décrire l’excitation et la détection de ces
modes à l’aide d’impulsions laser femtoseconde.
L’étape suivante, démarrée au début des années
2000, fut de rechercher les meilleurs systèmes
permettant d’extraire de l’énergie acoustique de
ces dispositifs multicouches. Les imperfections
nombreuses des systèmes multicouches périodiques métalliques obèrent toutefois une bonne
transduction. A la création de l’INSP, en 2005,
nous avons entrepris un nouveau programme de
recherche sur les superréseaux (SR) semiconducteurs (principalement le système GaAs/AlAS).
Cette étude a été conduite dans le cadre d’une
collaboration très fructueuse entre notre groupe,
B. Jusserand qui venait de rejoindre l’INSP,
A. Lemaitre du LPN qui a réalisé l’essentiel des
épitaxies et le groupe d’A. Fainstein à Bariloche
en Argentine. Depuis 2009, cette collaboration se
poursuit dans le cadre du LIA Franco-Argentin
LIFAN et a été soutenue par trois projets ANR
(NANOSONIC, SONORE, GLASSPHON). La
première étape fut de caractériser de façon passive quelques dispositifs acoustiques originaux en
partie dérivés du riche domaine des microcavités
optiques. Ce travail a constitué une partie de la
thèse de D. Lanzillotti-Kimura. Nous ne citerons
que quelques résultats importants :
- conception de filtres et miroirs acoustiques à
l’aide d’algorithmes génétiques présentant
des fonctions prédéfinies dans le domaine
subterahertz,
- extension du concept de nanocavité à celui
de nanocavités couplées et ultimement à la
réalisation d’un échantillon présentant des
oscillations de Bloch,
- mise en évidence d’un équivalent possible en
acoustique de l’effet Purcell optique.
1.2) Acoustique terahertz et super-réseaux
Perrin B., Huynh A., Belliard L.
Lanzillotti-Kimura D., Legrand R.(doctorants)
Références: [2], [10], [17], [25], [26], [34] ,[40], [43]
[47], [52], [53], [54], [59], [63], [65], [71]
[C1], [C2], [C3], [C4], [C11], [C12]
L’apparition de l’acoustique picoseconde a permis
d’atteindre, au milieu des années 1980, des longueurs d’onde de quelques dizaines de nm et donc
d’étudier les systèmes nanostructurés. Nous
avons été l’un des premiers groupes à s’intéresser
Lors de la seconde étape nous avons étudié les
60
propriétés de transduction acoustique (émission
et détection) des SR GaAs/AlAs dans le domaine
du THz. La réalisation d’une expérience
d’acoustique cohérente à 1 THz a été fondatrice.
Un train d’onde monochromatique (à 1 THz) de
quelques ns, émis par un premier SR, s’est propagé au travers du substrat à basse température
et a pu être détecté sur la face opposée par un
second SR présentant un gradient de période
pour permettre un ajustement fin de la fréquence
de détection. La démonstration ainsi apportée
que nous disposons désormais de sources et détecteurs de rayonnement acoustique nanométrique cohérent ouvre de fait un nouveau domaine de recherche. Cette transduction est déjà
utilisée pour réaliser des mesure précises du
temps de vie de phonons acoustiques dans GaAs
(cf. 5.3).
a des boîtes. Par ailleurs, les signaux acoustiques
émis par les boîtes ou la couche de mouillage ont
des amplitudes comparables. L'émission acoustique peut être décrite avec le modèle de génération par potentiel de déformation. Le profil de
l'impulsion acoustique est alors entièrement déterminé par les fonctions d'ondes électroniques
des boîtes quantiques.
1.4) Objets uniques
Belliard L., Perrin B.
Amziane A. (post-doctorant)
Références : [67]
Nous avons mené des travaux très originaux sur
la spectroscopie de la réponse acoustique de nanostructures d’or isolées, obtenues par des techniques de lithographie développées en salle
blanche, à l'INSP. Cette problématique s’est appuyée sur de multiples développements expérimentaux permettant l’excitation et la détection
de phénomènes acoustiques sur des volumes expérimentaux bien inférieurs au µm3. Ces avancées ont par ailleurs permis des travaux novateurs dans le domaine de l’élasticité sous pression (cf. 3.3). Au moyen de simulations par éléments finis nous avons pu comprendre l’influence
de paramètres intrinsèques (taille...) et extrinsèques (couplage avec l’environnement...) sur la
réponse vibrationnelle des nanostructures. Nous
avons démontré le fort potentiel de tels objets
pour la génération en volume d’ondes acoustiques
transverses, contrôlables en fréquence et en distribution. Allant par là même bien au delà de la
simple génération de modes longitudinaux à laquelle l’acoustique picoseconde est trop souvent
confinée. L’augmentation des fréquences doit
maintenant
impérativement
passer
par
l’utilisation de sources de plus petites dimensions
(<100 nm), ce qui pose des questions fondamentales sur l’élasticité de systèmes de dimension
réduite.
1.3) Boîtes quantiques
Péronne E., Huynh A., Perrin B., Charron E.,
Vincent S.
Nous étudions l’émission acoustique de boîtes
quantiques InAs/GaAs épitaxiées, dans le cadre
du projet ANR « SONORE », en collaboration
avec B. Jusserand (INSP), S. Sauvage (IEF) et
A. Lemaître (LPN). La question est de savoir si
ces objets sont de bons émetteurs acoustiques
car, de par leur petite taille (quelques dizaines de
nm) ce sont potentiellement des sources acoustiques de hautes fréquences et diffractives. Les
points majeurs sur lesquels ont reposé ces expériences sont l’accordabilité en longueur d’onde de
la source laser et l'existence d'un gradient de
concentration d'indium le long du plan de boîtes
quantiques. Le premier point a permis de faire
une excitation sélective des boîtes, de la couche
ou de la barrière. Le second a permis de comparer le signal acoustique issu d'une zone comportant des boîtes reposant sur une couche de mouillage et celui issu d'une zone comportant seulement la couche de mouillage. La figure ci-dessus
montre l’amplitude du signal acoustique en
échelle de couleur en fonction du temps, de
l’énergie du photon de pompe, avec ou sans
boîtes. Les boîtes quantiques sont bien des émetteurs acoustiques car l’émission persiste en excitant sous la bande interdite de la couche de
mouillage (cf. trait pointillé) seulement là où il y
1.5) Suspensions colloïdales
Thomas, J.-L.
Brunet T (post-doct.), Astafyeva K. (doct.)
Références : [1], [21], [61], [62], [C5], [C8], [C9],
[C14], [L4]
Les suspensions colloïdales de nano-particules
ont été étudiées en régime non linéaire pour des
solutions diluées [1] et en régime linéaire pour
des solutions concentrées [61]. Les expériences
d’onde de choc dans des solutions colloïdales sont
à notre connaissance les premières jamais réalisées. Dans le cas des solutions concentrées de
particules de silice, nous avons montré que le
couplage venait de l'interpénétration des couches
limites visqueuses. Le modèle effectif autocohérent [1] qui ne nécessite pas de troncature bru-
61
tale à l'ordre 1 (independent scattering approximation), à l'ordre 2 (quasi crystalline approximation) modélise très bien ce comportement. A
haute fréquence la couche limite visqueuse devient si petite que des erreurs apparaissent si on
n'applique pas une correction tenant compte de la
probabilité de répartition des particules [21].
Dans tous ces cas la longueur d’onde acoustique
est très grande devant les particules et l’espace
entre les particules si bien que des modèles de
champs moyens ont été développés. Ces études se
poursuivent dans le cadre du projet NACUNAT
sur le développement et la caractérisation de
nouveaux agents de contraste acoustique de
taille nanométrique pour des applications de
thérapie médicale (thèse de Ksénia Astafyeva).
Pour découpler l’effet spectral de la cavité sur la
génération et détection, nous utilisons une longueur d’onde différente pour les faisceaux pompe
et sonde grâce au développement d’un montage
« asynchrone ».(voir 7). L’influence d’une cavité
phononique sur la génération photo-thermique de
phonons par un film métallique a aussi été étudiée. La présence ou non de la cavité, constituée
d’un côté par l’air et de l’autre par un miroir de
Bragg BaTi3/STiO3 est responsable d’une augmentation ou inhibition de l’émission de phonons.
2.2) Projet Européen TAILPHOX
Bonello B., Boyko O., Belliard L
Rénier M. (post-doc)
Références : [42], [70]
Ce projet (2010-2012) vise à confiner simultanément dans une cavité aménagée au sein d’un
cristal phoXonique (photonique et phononique),
des modes optiques et acoustiques, puis à étudier
leurs interactions. Nous avons cartographié des
déplacements acoustiques picométriques localisés
autour de défauts lacunaires dans une cavité
phoxonique et mesuré leur évolution en fonction
du temps (Fig.2.2). Ces résultats ont permis de
déterminer les conditions d’excitation et d’étudier
la dynamique de confinement des modes élastiques du défaut.
2) Couplages entre acoustique et lumière
L’interaction entre son et lumière est très étudiée
et utilisée dans notre équipe. Nous disposons de
plusieurs dispositifs permettant la génération et
la détection d’ondes acoustiques à l’aide
d’impulsions laser. Par ailleurs plusieurs
membres du groupe sont intervenus dans le module « acousto-optique » du parcours de M2
ACPHY et dans les écoles thématiques « Son et
Lumière » (Cargèse, Les Houches). Un des
moyens d’exacerber l’interaction son-lumière est
d’utiliser des dispositifs comportant des cavités
optique et acoustique.
2.1) Cavités optiques et phononiques
Huynh A., Perrin B.
Lanzillotti-Kimura D., Legrand R. (doctorants)
Références : [2], [17], [43], [53], [54], [65]
[C2], [C3], [C11]
Modifier l’interaction lumière matière à l’aide
d’une cavité optique confinant le champ électromagnétique est d’un usage courant en optique. A
la suite de travaux menés en collaboration avec
le groupe d’A. Fainstein et B. Jusserand, nous
avons appliqué ce principe pour améliorer la
transduction optique d’ondes acoustiques par des
superréseaux ou des nano-cavités. L’étude en
acoustique picoseconde a d’abord porté sur une
nanocavité acoustique avec un mode à 0.6 THz,
insérée dans une microcavité optique. La présence de la cavité optique conduit à une augmentation de l’excitation des phonons par un facteur
30. Les conditions où la génération et la détection
de ces phonons sont optimales peuvent être obtenues en faisant varier l’angle d’incidence du faisceau sonde et la longueur d’onde des faisceaux
[54]. Nous nous intéressons maintenant à la détection du paquet d’onde émis, après sa propagation sur un aller-retour dans le substrat. Nous
utilisons un SR inclus dans une microcavité
jouant à la fois le rôle d’émetteur et de détecteur.
Fig.2.2: Cartographie temps/espace dans un défaut unique.
2.3) Sonoluminescence à bulle unique
Thomas J.-L.
La sonoluminescence est l’émission de photons
lors de l’implosion d’une bulle de gaz sous l’effet
d’une onde ultrasonore. Les expériences indiquent l’existence d’un plasma dense (5 GPa,
15000 K). Il faut aussi souligner les caractéristiques très spéciales de cette source : émission
pico-seconde, taille de 1 µm à 100 nm et donc
inférieure ou de l’ordre de la longueur d’onde,
spectre très large. De plus, des raies d’émission
correspondant à des niveaux d’excitation nettement supérieurs aux 15 000 K ont été mesurées
et il est possible que le centre de la bulle soit
nettement plus chaud. Les modèles existants ne
sont toujours pas quantitatifs. Le but de ma recherche est d’amplifier le confinement inertiel en
focalisant une onde ultrasonore impulsionnelle
de forte intensité sur la bulle. Un montage a
62
permis de montrer pour la première fois la faisabilité de ce concept. Les régimes ainsi atteints se
sont avérés incompatibles avec le modèle le
mieux établi pour la sonoluminescence. Des développements importants ont alors été entrepris :
nouveau montage qui devrait donner un ordre de
grandeur de plus sur l'amplification, mesure de
la dynamique à l'aide de lasers pulsés plutôt que
continu, modèle complet 1D des équations de la
mécanique des fluides en compressible. Ces développements assez lourds sont partiellement finalisés et devraient aboutir en 2013.
de droite. Si on regarde la moyenne de
l'amplitude, on obtient une distribution en
anneau, Fig. 3.1 colonne de gauche. Nous
avons été, en 2003, le deuxième groupe à synthétiser des vortex acoustiques et le seul en régime
non linéaire, ce qui nous a permis de montrer un
certain nombre de résultats nouveaux concernant
la stabilité de ces ondes [20], le transport et la
manipulation de l'information [13], leur évolution
en régime non linéaire et jusqu'au choc [27]. Jusqu'à aujourd'hui les études autour des vortex
optiques et acoustiques se faisaient en régime
quasi-monochromatique (~10 cycles), nous avons
étendu leur réalisation en impulsionnel [46].
Enfin, une dernière étude a montré leur comportement dans un cas de diffraction par une pupille
hors d'axe. Toutes ces études ne sont pas spécifiques à l'acoustique et les résultats obtenus sont
tout aussi valables en optique.
3) Acoustique non linéaire
Les phénomènes non linéaires sont de plus en
plus utilisés car ils ouvrent de nouvelles perspectives en imagerie, transport de l'information...
mais ils sont aussi présents dans de nombreux
phénomènes naturels ou artificiels où ils apparaissent souvent comme nuisance (e.g. bang supersonique). Ils peuvent également sonder les
propriétés intimes de la matière. Trois études
acoustiques sont présentées ci-dessous.
3.2) Solitons et ondes de choc en acoustique
picoseconde
Péronne E., Perrin B.
Zhang S., Chuecos N. (doctorant)
Grâce à la mesure du déplacement de surface en
régime linéaire, on a pu retrouver le profil spatiotemporel de la source pour différents films métalliques. En régime non linéaire, nous avons observé des solitons acoustiques. Nous avons ainsi pu
montrer que le profil initial peut être retrouvé en
régime non linéaire grâce aux propriétés remarquables des solitons acoustiques (cf. figure cidessous). Cette démonstration s'est appuyée sur
l'analogie entre les états liés d’un puits quantique et les solitons acoustiques. Cela a permis de
mettre en évidence les effets non linéaires lors du
processus de transduction des films métalliques.
La durée du soliton le plus bref a été de 1,2ps, ce
qui correspond à une déformation de l’ordre de
0,18%. La dispersion acoustique a été mesu-
3.1) Synthèse de champ
Thomas J.-L.
Brunet T. (post doc), Baresch D. (doctorant)
Références : [4], [13], [14], [20], [27], [45], [46],
[51], [C6], [C7], [C10]
Fig. 3.1 : Mesure dans un plan transverse de l'intensité pour
des vortex de charge 1 ( haut et gauche) et 3 (bas et gauche)
synthétisés par filtre inverse. La phase des vortex est présentée
sur la colonne de droite.
Les études ont porté sur les singularités du
champ qu'elles soient d’amplitude (caustiques) ou
de phase (vortex acoustique). Les singularités
d'amplitude ont permis de valider des modèles
sur la focalisation du bang sonique lors de l'accélération. Les singularités de phase, de type
vortex, sont caractérisées par un front d’onde
en hélice. Une mesure de la phase d'un vortex acoustique de charge 1, en haut à droite,
et d'un vortex acoustique de charge 3, en bas
à droite est présentée sur la Fig. 3.1, colonne
rée jusqu’à 750 GHz dans GaAs et 850 GHz
dans Si (soit λ=7 et 9 nm, respectivement)
63
riques...). Nos études acoustiques de couches
minces magnétiques s'inscrivent dans ces
thèmes : d'une part, nous cherchons à manipuler
l'aimantation de GaMnAs(P) et, d'autre part, à
déclencher l'effet magnétocalorique par interaction avec des ondes acoustiques. Ces études sont
menées en régime impulsionnel (4.1) et stationnaire (4.2). Ce travail se fait en collaboration
avec d'autres équipes du laboratoire.
confirmant le potentiel de l’acoustique picoseconde pour sonder des nanostructures très
petites. Par ailleurs les propriétés singulières des solitons permettent de déterminer
l’amplitude absolue des déformations.
3.3) Acoustique en condition extrême de
pression
Belliard L., Perrin B.
Références : [24], [22], [32], [44]
4.1) Transitoires magnétiques induits par
impulsions acoustiques picosecondes.
Péronne E., Perrin B., Charron E., Vincent S.
Références : [41]
La bonne connaissance de la propagation acoustique en régime linéaire et non linéaire a permis
de comprendre précisément l’effet Kerr induit
par une onde acoustique sur une couche diluée
magnétique et semiconductrice. Dans le cadre
d’une
collaboration
avec
L. Thevenard,
C. Gourdon et C. Testelin de l’INSP, le couplage
des spins avec les ondes acoustiques ultra-brèves
a été étudié au travers d'expériences d'acoustique
picoseconde sur des films de GaMnAsP de 50 nm
d’épaisseur. Le but est de mieux comprendre leur
dynamique, temps de vie intrinsèque, en
l’absence de toute perturbation électronique ou
thermique (à la différence des expériences de
Kerr standard). Pour cela notre interféromètre a
été couplé à un pont Kerr pour mesurer un changement de polarisation du faisceau sonde induit
par l’onde acoustique. A partir de la mesure du
déplacement de surface, nous avons montré que
le signal Kerr était dû au changement
d’épaisseur de la couche. En effet, dans un film
ferromagnétique, l’indice dépend de la polarisa-
Figure 3.3 : a) Cartographie des déplacements de surface dans
un monocristal de silicium. Echelle 175µm. b) Simulations
obtenues par résolution de l’équation de propagation.
La pression est un paramètre thermodynamique
qui influence directement l'organisation atomique locale. Une approche très sensible à ces
faibles modifications structurelles, consiste à
mesurer la vitesse du son sous pression. De telles
caractérisations élastiques permettent également
d’appréhender l’équation d’état d’un système,
d’étudier la stabilité de phases cristallines et
certains comportements non linéaires. Le grand
succès de notre approche couplant l’acoustique
picoseconde et des générateurs de pression du
type enclume diamant, réside dans le fait qu’il
est dorénavant possible d’étudier en laboratoire
les propriétés viscoélastiques de systèmes
opaques jusqu’à des pressions de 130 GPa. Après
la validation sur divers systèmes (AlPdMn, Hg,
Fe) d’une telle association, nous avons mis à profit nos approches basées sur l’imagerie de front
d’onde (Fig. 3.3) pour extraire l’évolution de
l’ensemble des constantes élastiques sous pression. Les résultats obtenus dans la phase cubique
de Si, sur toute sa zone de stabilité, permettent
de mettre en évidence une dépendance quadratique avec la pression. A partir de cette évolution,
il est possible d’obtenir des informations sur des
combinaisons de constantes élastiques du troisième ordre. Nous avons pu également extraire
l’équation d’état et la comparer avec des calculs
ab-initio ou de dynamique moléculaire.
+
-
tion  ou  de la sonde et une variation
d’épaisseur entraîne un déséquilibre du pont
Kerr (Fig. 4.1).
Figure 4.1 :. a) Signal Kerr mesuré. b) Signal Kerr calculé à
partir de la mesure interférométrique.
4.2) Effet magnéto-élasto-calorique
dans MnAs épitaxié
Duquesne J.-Y., Prieur J.-Y.
Références : [72], un brevet déposé.
Nous avons étudié la propagation d'ondes acoustiques de surface, générées par des méthodes
piézoélectriques autour de 100 MHz, dans des
couches minces de MnAs épitaxiées (100 nm). Les
couches sont élaborées à l'INSP (équipe E10).
4) Acoustique et magnétisme
Une des préoccupations actuelles de la spintronique est d'agir sur l'aimantation autrement que
par un champ magnétique. Les couplages entre
effets thermiques et magnétiques sont également
très étudiés (effets spin-Seebeck, magnétocalo-
64
MnAs épitaxié présente un domaine de coexistence de phases ferro- et para-magnétique, autour de la température ambiante. Nous observons des effets très importants de la température
et du champ magnétique sur la vitesse et l'atténuation des ondes (Fig.4.2).Nous analysons nos
résultats à l'aide d'un couplage entre les propriétés magnéto-élastiques et magnéto-caloriques.
Les résultats ont donné lieu au dépôt d'un brevet.
l'INSP. De façon surprenante, nos résultats indiquent que la conductivité est insensible à la qualité des interfaces entre 100 et 300 K. La réduction de conductivité (par rapport aux matériaux
massifs) est donc essentiellement liée à la nanostructuration (repliement de la zone de Brillouin, réduction de la vitesse de groupe des phonons, apparition de processus Umklapp de faible
énergie, ouverture de gaps...). Ce résultat invalide l'image naïve de défauts aux interfaces diffusant les phonons et limitant donc leur libre parcours moyen. Des simulations numériques effectuées dans le cadre d'une collaboration vont dans
ce sens et montrent que l'effet du désordre aux
in-terfaces est complexe : selon la nature du désordre, la conductivité peut diminuer ou augmenter. Le travail expérimental a été le sujet d'une
thèse soutenue en décembre 2011.
5.2) Microscopie de thermoréflectance
Duquesne J.-Y., Fournier D.
Références : [68]
L'arrivée de D. Fournier a permis d'introduire à
l'INSP une nouvelle technique de mesure des
propriétés thermiques de couches minces, la microscopie de thermoréflectance. Cette technique
optique pompe-sonde est complémentaire de la
méthode « 3 ». En collaboration avec C. Fretigny
(ESPCI), nous avons étudié théoriquement le cas
de couches minces thermiquement isolantes,
déposées sur un substrat conducteur. Nous avons
montré qu'il était possible de déterminer séparément la conductivitité et la diffusivité de la
couche. Nous avons utilisé cette technique pour
caractériser des microbatteries (voir 6.2)
Figure 4.2 : Variations isothermes, avec le champ, de
l'atténuation acoustique dans MnAs épitaxié sur GaAs[100]
5) Thermique des milieux nanostructurés.
Durée de vie des phonons THz
Le transport thermique dans les milieux nanostructurés présente des enjeux considérables : on
peut chercher à diminuer la conductivité thermique pour augmenter le facteur de mérite
thermoélectrique ou au contraire à l’augmenter
pour améliorer l’évacuation de la chaleur en micro-électronique notamment. Le confinement et
la nanostructuration à l'échelle de la dizaine de
nm ont des effets sur les propriétés des phonons
THz ou sub-THz (durée de vie, dispersion...). Des
mesures de conductivité thermique dans des semi-conducteurs nanostructurés ont mis en évidence ces effets. Depuis peu, nous effectuons
également des mesures directes des temps de vie
de phonons dans le domaine THz grâce aux percées récentes réalisées dans le groupe en acoustique terahertz. Ces travaux se déroulent dans le
cadre du GDR CNRS 2503 reconduit de 2006 à
2009 sous le titre « Thermique des Nanosystèmes
et Nano-matériaux » qui a débouché en 2010 sur
la création d’un réseau européen «Thermal Nanosystems and Nanomaterials ».
5.3) Durée de vie des phonons THz
Perrin B., Huynh A., Legrand R. (doctorant)
Références :[6], [17], [31], [34], [63], [71], [C12]
L’étude du transport thermique dans les nanosystèmes connaît aujourd’hui un essor considérable sur les plans théoriques et expérimentaux.
Beaucoup de prédictions théoriques reposent sur
des estimations peu précises des temps de vie de
phonons issues de mesures de conductivité. Un
accès direct à ces temps vie existe désormais
grâce aux remarquables avancées de l’acoustique
terahertz. Nous avons entrepris de mesurer la
longueur d’absorption d’ondes acoustiques cohérentes dans GaAs sur un domaine de fréquence
0.3 - 1 THz et une gamme de température 10 K à
50-100 K grâce à la transduction de superréseaux
GaAs/AlAs de périodes nanométriques (entre 5 et
15 nm) excités par des impulsions laser femtoseconde. De façon surprenante, l’atténuation acoustique mesurée semble montrer un palier vers
1 THz. Ceci nous conduit actuellement à revisiter
les théories permettant de prédire les temps de
5.1) Super-réseaux
Duquesne J.-Y., Fournier D.,
Saci A. (doctorant), Terris D. (post doctorant)
Références : [37], [50], [57]
Nous avons étudié le transport thermique dans
des super-réseaux GaAs/AlAs de faible période,
par la technique « 3 », afin de mieux comprendre les rôles respectifs de la nanostructuration et de la qualité des interfaces. Les interfaces
ont été caractérisées par spectroscopie Raman, à
65
vie de phonon pour ce domaine de fréquence et de
température. Enfin, nous allons mettre à profit
les possibilités de l’acoustique térahertz pour
réaliser des mesures du libre parcours moyen des
phonons dans les verres afin de mettre en évidence le crossover de Ioffé-Regel prévu de longue
date pour les phonons dans ces systèmes. Ce travail s’effectue dans le cadre de l’ANR
GLASSPHON.
nouveaux et originaux : génération et détection
d'ondes acoustiques THz dans des super réseaux
semi-conducteurs, identification de l'émission
acoustique provenant d'états électroniques localisés dans des boîtes quantiques, mesure de l'effet
Kerr sous champ magnétique intense et pulsé.
6) Valorisation
Thèses en cours :
Astafyeva Ksenia, « Nano ultrasound
contrast agents for imaging and therapeutic
applications », dir. J.-L. Thomas

Baresch Diego, « Vortex Acoustique : Imagerie
et Manipulation d’Objets », dir. J.-L. Thomas

Chuecos Nicolas, « L’Acoustique Picoseconde,
un SONAR dédié aux nanosciences », dir. B.
Perrin et E. Péronne

Legrand Romain, « Etude et utilisation de
nouvelles sources et détecteurs acoustiques
aux longueurs d’onde nanométriques », dir. B.
Perrin et A. Huynh

Marchal Rémi, « Metamatériaux Acoustiques
Actifs », dir. B. Bonello

Wang Xiaoli, « Nanoconversion lumièrechaleur : applications photoniques et
biologiques », dir. D. Prot et B. Palpant

Xu Feng, « Propriétés thermo-mécaniques des
micro-batteries », dir. J.-Y. Duquesne et L.
Belliard

Zhao Jinfeng, « Phononic crystals to control
the propagation of elastic waves », dir. B.
Bonello
Rayonnement et attractivité académiques

- Brevet ( (Duquesne J.-Y., Prieur J.-Y).
Capteur de température et/ou de champ magnétique innovant, utilisant la propagation des
ondes acoustiques de surface dans une couche de
MnAs.
- Contrat AIRBUS/UPMC RIN-I5(Thomas J-L)
Ondes de choc guidées par un cylindre (09/2006 à
2009)
- ANR SRESSBAT (Belliard L., Duquesne J-Y,
Fournier D., Perrin B, Xu F. (doctorant))
Référence : [68]
ANR du programme « MatetPro ». Les partenaires industriels sont Alpha Test, ESI Group,
ST Microelectronics (Tours). Caractérisation des
propriétés mécaniques et thermiques de couches
minces constitutives de microbatteries. Ce travail
est le sujet d'une thèse en cours.
- Mesures pour « Saint Gobain » (Belliard L.)
Mesures par acoustique picoseconde de constantes élastiques de couches minces.
7) Développement instrumentaux
Charron E., Vincent S., Peronne E., Perrin B.
Références : [41]
La période 2007-2012 a été marquée par une
forte évolution du parc instrumental associé aux
thématiques de l'acoustique picoseconde. L'acquisition d'une 2ème source Ti:Sa dotée d’un système
d'asservissement du taux de répétition a permis
d’étudier depuis 2007 un nouveau concept de
mesure pompe-sonde : l'échantillonnage optique
asynchrone (ASOPS : ASynchronous Optical
Sampling), mis en place et opérationnel depuis
2010. L'utilisation de deux lasers synchronisés et
présentant un faible décalage (1 kHz) de leurs
fréquences de répétition (80 MHz) permet de
balayer temporellement une zone de mesure par
effet stroboscopique, très rapidement. Aucune
platine mécanique mobile n'est utilisée, ainsi les
limitations inhérentes aux lignes à retard classiques, sont supprimées. Par ailleurs, deux longueurs d’onde différentes sont utilisées pour les
lasers pompe et sonde. Cette nouvelle technique
est intéressante pour l'imagerie. Elle est utilisée
actuellement par deux autres équipes en Europe
et nous a déjà permis d'obtenir des résultats
Liste des professeurs et chercheurs invités
Akimov
Andrey
2007
Fainstein
Alexandro
2010
Zheng
ZHONG
2011
Ioffe Physical-Technical
Institute, Russian academy of sciences, 194021
St Petersburg, Russie
Instituto Balseiro and
Centro atomico Bariloche, Comision Nacional
de Energia Atomica
(CNEA), R8402AGP Bariloche, Argentina
Université Tongji de
Shanghai
Liste des post-docs
Amziane Ahmed
Betaïbi Islam
Brunet Thomas
Chapuis Pierre-Olivier
Chen Jiu Jiu
Guillet Yannick
66
2010
2007
2008-2009
2008
2008
2008
Marhaba Salem
Rashidi Huyeh Majid
Rénier Mathieu
Terris Damien
2009
2007
2010-2011
2009
10.
Articles de vulgarisation :
1. B. Jusserand, B. Perrin, « La
Nanophononique : un outil pour l’acoustique
térahertz. », Images de la Physique 2008,
éditions du CNRS, 73-79.
11.
Publications
12.
1. M. Baudoin, J.-L. Thomas, F. Coulouvrat, D.
Lhuillier, "An extended coupled phase theory
for the sound propagation in polydisperse
concentrated suspensions of rigid particles".
The Journal of the Acoustical Society of
America 121, 3386-97 (2007).
2. N. D. Lanzillotti-Kimura, A. Fainstein, A.
Huynh, B. Perrin, B. Jusserand, A. Miard, A.
Lemaître. "Coherent Generation of Acoustic
Phonons in an Optical Microcavity". Physical
Review Letters 99, 217405 (2007).
3. P. Djemia, F. Tetard, K. Bouamama, E.
Charron, D. Tetard, Y. Rabinovitch.
"Elasticity and lattice vibrational properties
of transparent polycrystalline yttrium–
aluminum garnet: Experiments and pair
potential calculations". Journal of the
European Ceramic Society 27, 4719-4725
(2007).
4. R. Marchiano, F. Coulouvrat, S. Baskar, J.-L.
Thomas, "Experimental evidence of deviation
from mirror reflection for acoustical shock
waves". Physical Review E 76, 056602 (2007).
5. B. Palpant, M. Rashidi-Huyeh, B. Gallas, S.
Chenot, S. Fisson, "Highly dispersive thermooptical properties of gold nanoparticles".
Applied Physics Letters 90, 223105 (2007).
6. B. Perrin, "Investigation of Short-Time Heat
Transfer Effects by an Optical Pump – Probe
Method”, Topics in Applied Physics, 107 333357 (2007)
7. B. Bonello, C. Charles, F. Ganot, "Lamb
waves in plates covered by a two-dimensional
phononic film". Applied Physics Letters 90,
021909 (2007).
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A. Alexandrou, "Low-temperature-grown
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Pal, A. Stepanov, "Optical nonlinearities of
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14.
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16.
17.
18.
19.
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Measurements under High Pressure Using
Picosecond Ultrasonics in a Diamond Anvil
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[C6] « Simulation numérique et expérimentale de
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[C10] «Effect of the parametric interaction on the
topological charge of acoustical vortices» ; R.
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son, des infrasons et du bang sonique» ; M.
Baudouin, J.-L. Thomas, F. Coulouvrat ; Actes du
10ème Congrès Français d’Acoustique (sur CDRom) ; Lyon; Avril 2010
Thèses et HDR
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Livres (ou chapitres des livres)
[L1] B. Perrin, B. Bonello, A. Devos,
J.-Y. Duquesne, C. Rossignol ( Editeurs )
« PHONONS 2007 – 12th International conference on phonon scattering in condensed matter »
15–20 Juillet 2007, Paris, France ; Journal of
Physics : Conference Series, Volume 92 (2007).
[L2] B. Perrin « Thermique aux temps courts dans
les solides » dans « Micro et Nanothermique »
CNRS Editions (2007), 347-371
[L3] B. Perrin « Investigation of Short-Time Heat
Transfer Effects by an optical Pump-Probe Method » in “Microscale and Nanoscale Heat Transfer”, S. Volz (Ed.) Topics in Applied Physics
(Springer), 107 (2007) 333-357
[L4] F. Coulouvrat, R. Marchiano, J.-L. Thomas
«Focused sonic booms» MCGraw Hill Yearbook of
Sciences and Technology 2008, McGraw Hill,
128-130, http://www.mhest.com/
[L5] J.-Y. Duquesne « Heat Conduction in Composites » In “Thermal Nanosystems and Nanomaterials”, S. Volz (Ed.) Topics in Applied Physics (Springer), 118 (2009) 107-126
[L6] B. Palpant « Optical generation and detection of thermal exchanges in metal-dielectric
nanocomposites » in “Thermal Nanosystems and
Nanomaterials”, S. Volz (Ed.) Topics in Applied
Physics (Springer), 118 (2009) 127-150
[L7] F. Decremps, L. Belliard, B. Perrin, M. Gauthier, R. Gohier, P. Munsch, B. Couzinet, S. Vincent, G. Lemarchand, J.-C. Chervin. , dans : « Les
verrous technologiques dans l'expérimentation
haute pression », édition du Réseau de technolo-




«Acoustique non linéaire et diffusion
multiple dans les suspensions de particules
rigides » ; Baudouin Michaël ; thèse UPMC,
2007
«Dynamique de la réponse optique nonlinéaire ultra-rapide d'une assemblée de
nanoparticules d'or » ; Guillet Yannick, thèse
UMPC, 2007
«Ondes de choc acoustiques en milieu
hétérogène, des ultrasons au bang sonique » ;
Ganjehi Lili, thèse UPMC, 2008
«Génération et détection des solitons
acoustiques ultra-brefs. Application à l'étude
des nanostructures » ; Zhang Shuo ; thèse
UPMC, 2008
«Dynamique de phonons acoustiques dans
des multicouches nanométriques » ;
Lanzillotti-Kimura Daniel ; thèse UPMC,
2009
«Ondes élastiques dans un milieu périodique
et réfraction négative» ; Pierre Juliette, thèse
UPMC, 2011
«Transport thermique dans les milieux
nanostructurés (GaAs)n/(AlAs)n» ; Saci
Abdelhak ; thèse UPMC ; 2011
« Lumière sur les nanoparticules d’or :
réponse optique, réponse thermique » ;
Palpant Bruno ; HDR UPMC ; 2007
« L'acoustique picoseconde: du semi infini
aux nanostructures» ; Belliard Laurent ;
HDR UPMC ; 2011
Conférences invitées dans congrès

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
71
« Ballistic transport of phonons studied by an
optical pump and probe technique » ; B.
Perrin, L. Belliard, E. Péronne, S. Zhang ;
MRS Spring Meeting “Nanoscale Heat Transport - From Fundamentals to Devices”; San
Francisco, 9-13 avril 2007. - conférence
invitée « Interaction ultrasons-bulles » ; J.-L. Thomas
Ecole thématique du CNRS « Acoustique et
ondes en régime non linéaire. Applications à
l'imagerie, la thérapie et l'environnement »;
Oléron ; juin 2007 – tutorial « Experimental simulation of the sonic boom
at the laboratory scale » ; J.-L. Thomas, F.
Coulouvrat, R. Marchiano, M. Baudoin, L.
Ganjehi ; 9th International Congress on

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
Acoustics ; Madrid, septembre 2007 conférence invitée « Phonon Engineered Nanostructures Studied
by Picosecond Ultrasonics » ; B. Perrin, N.D.
Lanzillotti-Kimura, S. Zhang, A. Huynh, E.
Péronne, L. Belliard, B. Jusserand, A.
Fainstein, A. Lemaître, A. Michel, G.
Abadias, C. Jaouen ; MRS Fall Meeting ;
Boston, 26-30 novembre 2007. - conférence
invitée –
« Techniques pompe-sonde femtoseconde » ; B.
Perrin ; Ecole thématique du CNRS
(internationale ) « Thermique des Nanosystèmes et Nanomatériaux » ; Cargèse
(France), mai 2008 – tutorial « Conduction thermique dans les composites »
Duquesne J.-Y. ; Ecole Thématique du CNRS
(internationale) « Thermique des Nanosystèmes et Nanomatériaux » ; Cargèse
(France), mai 2008 - tutorial « Génération et détection optique des échanges
thermiques dans les nanocomposites metaldiélectriques » ; B. Palpant ; Ecole Thématique du CNRS (internationale) « Thermique
des Nanosystèmes et Nanomatériaux » ;
Cargèse (France), mai 2008 - tutorial « Phonons rectification in picosecond laser
ultrasonics » ;B. Perrin ; Acoustic’s 08 ; Paris,
France, 29 juin- 4 juillet 2008. - conférence
invitée « Optical Detection and Generation of Terahertz Ultrasound » ; B. Perrin ; LU2008, First
International Symposium on Laser Ultrasonics : Science, Technology and Applications ; Montréal, Canada, 16-18 juillet 2008 conférence invitée « Terahertz acoustic transduction with heterostructures » ; B. Perrin ; « Son et Lumière :
Phonon dynamics in nanostructures » ;Cargèse, France, septembre 2008 – tutorial « From nanometric sonar to THz acoustic
transducers » ; B. Perrin ; MICRONORA,
17th International Microtechnology Trade
Fair (salon international des Microtechniques) ; Besançon, 23-26 septembre 2008 conférence invitée « Acoustique ultra-rapide » ; B. Perrin ;
Femto 2008 « Optique et phénomènes ultrarapides » ; Mittelwihr, France, 30 septembre
– 3 octobre 2008 – tutorial «Measuring the dispersion and imaging
surface acoustic waves on two-dimensional
phononic crystals» ; B. Bonello ; 1st International Workshop on Phononic Crystals ; Nice
(France) ; juin 2009. - conférence invitée -
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72
« Les ondes de choc acoustiques à l'échelle du
laboratoire » ; J.-L. Thomas ; Journées
d’Acoustique Physique, Sous-marine et
UltraSonore, SFA, Le Mans, juin 2009 conférence invitée « Picosecond ultrasonics: an overview » ; B.
Perrin ; Fifteenth International Conference
on Photoacoustic and Photothermal Phenomena ; Leuven, Belgique. juillet 2009 –
tutorial « Imaging of 3D acoustic wave-fronts by
means of picosecond laser ultrasonics:
towards a SONAR dedicated to nanosciences » ; E. Péronne ; Workshop MicroNanoAcoustics09 ; Prato, septembre 2009.. conférence invitée « Terahertz acoustics with multilayers and
superlattices » ; B. Perrin ; First LIFAN
Workshop ; Buenos Aires, novembre 2009 . conférence invitée « Emission, detection and use of THz coherent
acoustic waves » ; B. Perrin ; MRS Fall
Meeting ; Boston, 30 novembre – 4 décembre
2009 . - conférence invitée « Terahertz acoustics with superlattices » ; B.
Perrin ; Phonons 2010 - Thirteenth International Conference on Phonon Scattering in
Condensed Matter.-Taipei, Taiwan, avril
2010. - conférence plénière « Phonon engineering for terahertz acoustic
waves emission and detection » ; B. Perrin ;
ICREA Workshop on Phonon Engineering
2010 ; Sant Feliu de Guixols, Girona
(Espagne), mai 2010 - conférence invitée « Low frequency acoustic waves for
information processing » ; J.-L.Thomas ;
ICREA Workshop on Phonon Engineering
2010 ; Sant Feliu de Guixols, Girona
(Espagne), mai 2010 . - conférence invitée « Subpicosecond solitons » ; B. Perrin ; Ecole
thématique du CNRS “Acoustique Non
Linéaire : de la Terre au Nano” ; Oléron, Juin
2010 – tutorial « Les bulles, un concentré d'acoustique non
linéaire » ; J.-L.Thomas ; Ecole thématique
du CNRS “L'Acoustique non linéaire, de la
terre au nano” ; Oléron, juin 2010 – tutorial
« Terahertz Laser Ultrasonics » ; B. Perrin ;
Second International Symposium on laser
Ultrasonics ; Talence, juillet 2010. conférence invitée « Heat diffusion in layered samples : 3w and
thermoreflectance methods » ; D .Fournier, J.Y. Duquesne, C. Frétigny ; Workshop on
photoacoustic and photothermal phenomena ;
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Erice (Italie) ; juillet 2010 - conférence
invitée « Picosecond laser ultrasonics: towards a
SONAR dedicated to nanosciences » ; E.
Péronne ; Ecole thématique “Son et lumière” ;
Cargèse, août 2010. – tutorial « Ultrafast energy and momentum
transfer » ; B. Perrin ; Phonons and
Fuctuations Meeting ; Paris, novembre 2010.
- conférence invitée –
«Phononic crystals to control the propagation
of elastic waves» ; B. Bonello, L. Belliard, J.
Pierre, M. Rénier, O. Boyko ; 1st Int. Conf. on
Phononic Crystals, Metamaterials &
Optomechanics ; Santa Fe (USA) ; 29 mai-2
juin 2011 . - conférence invitée «Thermal conductivity and diffusivity of thin
layers : thermoreflectance microscope
measurements» ; D .Fournier, C. Frétigny, J.Y. Duquesne ; 19th European Conference on
Thermophysical Properties (ECTP) ;
Thessalonique (Grèce) ; septembre 2011 . conférence invitée
«Lateral versus perpendicular heat diffusion
in layered structures » ; D .Fournier, C.
Frétigny, J.-Y. Duquesne ; 16th International
Conference on Photoacoustic and
Photothermal Phenomena (ICPPP) ; Merida
(Mexique) ; novembre 2011 – tutorial « Picosecond Ultrasonics: From Bulk to
Nanostructures » ; L.Belliard, F. Decremps,
B. Perrin ; 16th International Conference on
Photoacoustic and Photothermal Phenomena
(ICPPP) ; Merida (Mexique) ; novembre 2011
– conférence invitée « New glance on phonon mean free paths in
GaAs thanks to terahertz acoustics » ; B.
Perrin ; Second LIFAN Workshop. conférence invitée - Paris, Mars 2012
«Probing elastic modes localized within a
defect in a phononic slab» ; B. Bonello, M.
Rénier, J. Pierre ; 2012 Smart
Structures/NDE ; San Diego (USA) , 11-15
mars 2012. - conférence invitée « Apport des sources laser femtoseconde dans
l’étude des propriétés thermiques des nanosystèmes et des matériaux massifs» ; B.
Perrin ; Congrès Français de Thermique :
“Thermique en conditions extrêmes » ;
Bordeaux, 29 mai – 1er juin 2012. conférence plénière« Phonons mean free paths revisited by (sub)terahertz acoustics » ; B. Perrin ; Phonons
2012 - 14th International Conference on
Phonon Scattering in Condensed Matter ;

Ann Arbor, USA, 8-13 juillet 2012. . –
conférence plénière « Optical probing of coherent phonons » ; B.
Perrin ; « Son et Lumière : from
microphotonics to nanophononics» ; Les
Houches, France, 17-28 septembre 2012 –
tutorial -
Conférences grand public, vulgarisation


« A la découverte du nanomonde » ; B. Perrin ;
La Ville Européenne des Sciences, Gand
Palais ; Paris, 16 novembre 2008
« Les Nanosciences : mythe ou réalité ? » ;
B. Perrin ; Université Inter-Âges de Melun ;
Melun ; 30 janvier 2012
Conférences orales dans congrès


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
73
« Acoustic nanocavities: a new acoustic device
for the sub-terahertz range » ; A. Huynh, B.
Perrin, N. D. Lanzillotti-Kimura, B.
Jusserand, E. Péronne, A. Lemaître, A.
Fainstein ; International Conference on
Ultrasonics ; Vienne, Autriche, avril 2007
« Phonon engineering with acoustic
nanocavities » ; N. D. Lanzillotti-Kimura, B.
Perrin, A. Fainstein, B. Jusserand, A.
Huynh, A. Lemaître ; 2nd Conference Alban.
Grenoble, France, mai 2007
« Coherent Phonon Transduction with
Semiconductor Nanostructures » ; A.Huynh,
B. Perrin,, N. D. Lanzillotti-Kimura, B.
Jusserand, A. Lemaître, A. Fainstein ;
Phonons 2007 - Twelfth International
Conference on Phonon Scattering in
Condensed Matter ; Paris, France. juillet
2007
« Non Linear Ultrafast Acoustic Broad Band
Techniques Dedicated to Nanophononics » ; E.
Péronne, S. Zhang, L. Belliard, B. Perrin ;
Phonons 2007 – Twelfth International
Conference on Phonon Scattering in
Condensed Matter ; Paris, France. juillet
2007
« Phonon engineering with semiconductor
nanostructures » ; N. D. Lanzillotti-Kimura,
A. Fainstein, B. Perrin, B. Jusserand, A.
Huynh, A. Lemaître ; International Summer
School on Functional Micro- and
NanoStructures ; Hamburg, Allemagne,
septembre 2007
« Nanostructures pour la transduction
acoustique Terahertz » ; A.Huynh, B. Perrin,
N. D. Lanzillotti-Kimura, F. Pascual-Winter,









B. Jusserand, A. Lemaître, A. Fainstein ;
Journées OUNO ; Paris, janvier 2008
« Acoustique non linéaire ultrarapide et
solitons : en route vers les impulsions
acoustiques femtosecondes » ; E. Péronne, S.
Zhang, L. Belliard, B. Perrin ; 5èmes
Journées « Ultrasons-Laser » ; Station
marine, Arcachon, mai 2008
« Nanostructures pour la transduction
acoustique Terahertz » ; A.Huynh, B. Perrin,
N. D. Lanzillotti-Kimura, F. Pascual-Winter,
B. Jusserand, A. Lemaître, A. Fainstein ;
5èmes Journées « Ultrasons-Laser » ; Station
marine, Arcachon, mai 2008
« Temps d’échappement d’un mode de
nanocavité acoustique » ; M.F. Pascual
Winter, G. Rozas, A. Fainstein, B. Jusserand,
B. Perrin, A. Lemaître ; 5èmes Journées
« Ultrasons-Laser » ; Station marine,
Arcachon, mai 2008
« Monochromatic high frequency coherent
phonons propagation with superlattice
transducers » ; A. Huynh, M.F. Pascual
Winter, B. Perrin, B. Jusserand, A. Lemaître,
A. Fainstein ; Acoustics’08 ; Paris, France, 29
juin- 4 juillet 2008
« Imaging of 3D acoustic wave-fronts by
means of picosecond laser ultrasonics in GaAs
substrate » ; E. Péronne, L. Belliard, S.
Zhang, C. Rossignol, B. Perrin ; Acoustics’08 ;
Paris, France, 29 juin- 4 juillet 2008
« Photoelastic transduction in photo-phononic
devices » ; A. Fainstein, B. Jusserand, M.F.
Pascual Winter, N. D. Lanzillotti-Kimura, G.
Rozas, B. Perrin, A. Huynh, A. Lemaître ;
Acoustics’08 ; Paris, France, 29 juin- 4 juillet
2008
« New results on the sound velocity
measurements under extreme conditions
using time-resolved picosecond acoustic
technique » ; F. Decremps, L. Belliard, B.
Perrin, M. Gauthier ; Acoustics’08 ; Paris,
France, 29 juin - 4 juillet 2008
« Acoustic Phonon Dynamics in Optical
Microcavities : Enhanced generation and
Detection » ; N. D. Lanzillotti-Kimura, A.
Fainstein, A. Huynh, B. Perrin, B.
Jusserand, A. Miard, A. Lemaître ;
ICPS2008, 29th International Conference on
the Physics of Semiconductors ; Rio de
Janeiro, Brésil, 27 juillet – 1er août 2008
« Monochromatic high frequency coherent
phonon propagation with superlattice and
nanocavity transducers » ; M.F. Pascual
Winter, A. Huynh, B. Jusserand, A.
Fainstein, B. Perrin, A. Lemaître ; ICPS2008,









74
29th International Conference on the Physics
of Semiconductors ; Rio de Janeiro, Brésil, 27
juillet – 1er août 2008
« Optical generation and detection of high
frequency acoustic phonons in nanostructures
» ; M.F. Pascual Winter, A. Huynh, B.
Jusserand, A. Fainstein, B. Perrin, A.
Lemaître ; ICSNN, 15th International
Conference on Superlattices, Nanostructures
and Nanodevices ; Natal, Brésil, août 2008
«Shock wave propagation in heterogeneous
medium, from ultrasound to sonic boom» ; L.
Ganjehi, F. Coulouvrat, J.-L. Thomas, R.
Marchiano ; Joint 155th meeting of
Acoustical Society of America, 5th forum
acusticum of EAA, 9ème CFA
« Picosecond ultrasonics measurements in
diamond anvil cell » ; Belliard, F. Decremps,
B. Perrin, M. Gauthier ; ICU 2009 –
International Congress on Ultrasonics ;
Santiago, Chili, 11-17 janvier 2009
« Enhanced coherent acoustics phonon
generation and detection using optical
microcavities » ; N. D. Lanzillotti-Kimura, A.
Fainstein, B. Perrin, B. Jusserand, and A.
Lemaître ; ICU 2009 – International
Congress on Ultrasonics ; Santiago, Chili, 1117 janvier 2009
« Thermal conductivity in GaAs/AlAs
superlattices: Experimental study of interface
scattering » ; J.-Y. Duquesne, A. Saci ;
Material Research Society (MRS) Spring
Meeting ; San Francisco (USA), avril 2009
« Optical excitation and detection of terahertz
acoustic waves withsemiconductor
superlattices » ; A. Huynh,B. Perrin, N. D.
Lanzillotti, B. Jusserand,A. Lemaître ;
Fifteenth International Conference on
Photoacoustic and Photothermal
Phenomena ; Leuven, Belgique. juillet 2009
« Refraction of surface acoustic waves through
2D phononic crystals» ; B. Bonello, J. Pierre,
O. Boyko, L. Belliard ; ICPPP15 ; Leuven
(Belgique) ; juillet 2009
« Detection and Generation of Acoustic Waves
by GaAs/AlGaAs Quantum Dots Studied by
Laser Ultrasounds » ; E. Péronne, B. Perrin,
B. Jusserand ; Phonons 2010 - Thirteenth
International Conference on Phonon
Scattering in Condensed Matter ; Taipei
(Taiwan), avril 2010
« Acoustic Solitons Generation induced by
Aluminium Film Photo-Excitation Close to
Ablation Threshold » ; N. Chuecos, E.
Péronne and B. Perrin ; Phonons 2010 Thirteenth International Conference on









Phonon Scattering in Condensed Matter ;
Taipei (Taiwan), avril 2010
« Enhancement and inhibition of coherent
phonon emission of a Ni film in a STO/BTO
nanocavity » ; N. D. Lanzillotti-Kimura, A.
Fainstein, B. Perrin, B. Jusserand, A.
Soukiassian, D. G. Schlom, and X. X. Xi ;
Phonons 2010 - Thirteenth International
Conference on Phonon Scattering in
Condensed Matter ; Taipei (Taiwan), avril
2010
« Ultrahigh resolution Raman scattering
determination of the lifetime of acoustic
nanocavity modes » ; G. Rozas, M. F. PascualWinter, B. Jusserand, A. Fainstein, B.
Perrin,E. Semenova, A. Lemaître, R.
Ouillon , and P. Ranson ; Phonons 2010 Thirteenth International Conference on
Phonon Scattering in Condensed Matter ;
Taipei (Taiwan), avril 2010
«Negative refraction of Rayleigh waves
through 2D phononic crystals » ; O. Boyko, J.
Pierre, L. Belliard, B. Bonello ; Phonons 2010
- Thirteenth International Conference on
Phonon Scattering in Condensed Matter ;
Taipei (Taiwan), avril 2010
«Molecular dynamics calculations of the
cross-plane thermal conductivity of
GaAs/AlAs superlattices with rough
interfaces» ; K. Termentzidis, P. Chantrenne,
J.-Y. Duquesne, A. Saci ; Phonons 2010 Thirteenth International Conference on
Phonon Scattering in Condensed Matter ;
Taipei (Taïwan ), avril 2010
« Infrasound absorption by atmospheric
clouds » ; M. Baudoin, F. Coulouvrat, J.-L.
Thomas ; European Geosciences ; Vienne
(Autriche) mai 2010
« Soliton-based strain profile determination
in femtosecond laser ultrasonics
experiment » ; N. Chuecos, E. Péronne, B.
Perrin, Laser Ultrasonics 2010, Bordeaux,
juillet 2010
« Picosecond ultrasonics measuremnts in
diamond anvil cell : Towards a full
characterization of silicon elastic
properties » ; L. Belliard, F. Decremps, M.
Gauthier, S. Vincent, B. Perrin ; Laser
Ultrasonics 2010 ; Bordeaux, juillet 2010
« Transport thermique dans les milieux nanostructurés » ; A. Saci, J.-Y. Duquesne ; 12ème
Journées de la Matière Condensée (JMC12) ;
Troyes; août 2010
«Zero group velocity of Lamb Waves near
band gaps in phononic crystals» ; J. Pierre, L.
Belliard, O. Boyko, B. Bonello ; IEEE









75
International Ultrasonics Symposium ; San
Diego (USA), octobre 2010
« Negative refraction of Rayleigh and Lamb
waves through two-dimensional phononic
crystals » ; B. Bonello, L. Belliard, J. Pierre,
O. Boyko ; IEEE International Ultrasonics
Symposium ; San Diego (USA), octobre 2010
« Direct measurements of terahertz phonons
mean free paths in GaAs » ; A. Huynh, B.
Perrin, B. Jusserand, A. Lemaître ; European
Heat Transfert Conference
(EUROTHERM91) ; Poitiers, août 2011
«Insulating layer on a conducting substrate:
Thermoreflectance theoretical and
experimental analysis» ; J.-Y. Duquesne, D.
Fournier, C. Frétigny, F. Xu ; European Heat
Transfert Conference (EUROTHERM91) ;
Poitiers, août 2011
« Photoelastic terahertz phonon detection by a
semiconductor superlattice embedded in an
optical microcavity » ; R. Legrand, A. Huynh,
B. Perrin, , N. D. Lanzillotti-Kimura, B.
Jusserand, A. Lemaître ; 16th International
Conference on Photoacoustic and
Photothermal Phenomena (ICPPP) ; Merida,
Mexique, 27 novembre-1er décembre 2011
« Photoelastic measurement of terahertz
coherent phonon mean free paths in GaAs » ;
B. Perrin, A. Huynh, B. Jusserand, A.
Lemaître ; 16th International Conference on
Photoacoustic and Photothermal Phenomena
(ICPPP) ; Merida, Mexique, 27 novembre-1er
décembre 2011
« Cavity opto-phononics:manipulating
interactions between sub-THz acoustics
phonons and visible photons » ; N. D.
Lanzillotti-Kimura,A. Fainstein, B.
Jusserand and B. Perrin ; 16th International
Conference on Photoacoustic and
Photothermal Phenomena ; Merida, Mexique,
27 novembre-1er décembre 2011
«Determination of thermal properties of a thin
layer deposited on an unknown substrate by
combined thermoreflectance and 3w
measurements » ; J.-Y. Duquesne, D.
Fournier, C. Frétigny ; 16th International
Conference on Photoacoustic and
Photothermal Phenomena (ICPPP) ; Merida
(Mexique), 27 novembre-1er décembre 2011
«Guiding of high frequency phonons through
a phoxonic crystal » ; L. Belliard, B. Bonello,
A.Martinez, A.Griol ; Photonics Europe ;
Bruxelles (Belgique), avril 2012
«Photo-acoustic terahertz phonon detection
and generation within a semiconductor
superlattice» ; R.Legrand, A.Huynh, B.






Perrin, N.D. Lanzillotti-Kimura, B.
Jusserand, A. Lemaître ; Acousics12 ;
Nantes, avril 2012
«Experimental investigation of elastic modes
localized within a defect in a phononic slab » ;
B. Bonello, O. Boyko, M. Rénier, R. Marchal ;
Acoustics 2012 ; Hong Kong (Chine), mai
2012
«Stationary and ultrafast transient optical
responses of gold nanoparticles in a onedimensional photonic crystal cavity » ; X.
Wang, B. Palpant ; E-MRS Spring Meeting ;
Strasbourg, mai 2012
«Stationary and ultrafast transient optical
responses of gold nanoparticles in a onedimensional photonic crystal cavity » ; X.
Wang, B. Palpant ; International conference
on Nanoscience and Nanotechnology (ICNT) ;
Paris, juillet 2012
« Coherent generation and detection of
terahertz phonon by a semiconductor
superlattice embedded in an optical
microcavity » ; Romain Legrand, Agnès
Huynh, Bernard Perrin, Norberto D.
Lanzillotti-Kimura, Aristide Lemaître ; ICNT
; Paris, juillet 2012
« Two colors pump probe experiments for an
optimized coherent phonon generation and
detection » ; Romain Legrand, Agnès Huynh,
Bernard Perrin, Eric Charron, Serge Vincent,
Norberto D. Lanzillotti-Kimura, Aristide
Lamaître ; Phonons 2012 - 14th International
Conference on Phonon Scattering in
Condensed Matter ; Ann Arbor, USA, juillet
2012
«Surface acoustic waves in MnAs thin films» ;
J.-Y. Prieur, J.-Y. Duquesne, J. Agudo
Canalejo, V.H.Etgens, M.Eddrief, A.L.
Ferreira and M. Marangolo ; Phonons 2012 14th International Conference on Phonon
Scattering in Condensed Matter ; Ann Arbor,
USA, juillet 2012




Participation à des conseils scientifiques
(colloques, expertise,…)
 B. Bonello : Membre du comité scientifique
ICPPP (International Conference on Photoacoustic and Photothermal Phenomena)
 B. Bonello : Membre du comité d’organisation
du ré-seau M-ERA.net (détachement ANR à
20%)
 B. Perrin : Membre de l’advisory board de
“l’International Conference on Phonon
Scattering in Condensed Matter”
 B. Perrin : Membre de l’advisory board de
l’ICPPP (International Conference on Photoacoustic and Photothermal Phenomena)
 B. Perrin : Membre du conseil scientifique de
l’Ecole Internationale “Son et lumières »
Collaborations nationales et internationales

Communication par affiche dans congrès

27 affiches

Organisation de manifestations scientifiques


2012 (International Conference on
Nanoscience and Nanotechnology) (800
personnes) Paris 23-27 juillet 2012.
B. Perrin
Co-chairman avec Karl Joulain, de « Eurotherm Seminar : Microscale Heat Transfer
III », Poitiers 29- 31 août 2011.
B. Bonello
Mini-colloque « Cristaux Phononiques,
Nanophononique et Nanothermie des
Matériaux » 12èmes Journées de la Matière
Condensée, Troyes 23-27 août 2010.
J.-L. Thomas
Ecole thématique du CNRS « Acoustique et
ondes en régime non linéaire. Applications à
l'imagerie, la thérapie et l'environnement »;
Oléron; 10-15 juin 2007
J.-L. Thomas
Ecole thématique du CNRS «Acoustique non
linéaire, de la terre au nano»; Oléron; 20-25
juin 2010.

B. Perrin, B. Bonello, J.-Y. Duquesne
« 12th International conference on phonon
scatte-ring in condensed matter », Paris 15–
20 juillet 2007
B. Perrin
Membre du comité organisateur de ICN+T


76
L. Belliard-O.Thomas (Institut Matériaux
Microélectronique Nanosciences de Provence)
L. Belliard-G.Abadias (Institut Pprime de
Poitiers)
L. Belliard-P.Djemia (Laboratoire des
Sciences des Procédés et des Matériaux de
Paris 13)
L. Belliard-F.Decremps (Institut de
Minéralogie et de Physique des Milieux
Condensés, UPMC)
B. Bonello-Zheng Zhong (Université Tongji de
Shanghai). Programme Xu-Guangqi de
l'ambassade de France en Chine
B. Bonello-R.Torre (LENS de Florence)










B. Bonello-Papanikolaou (Université
Demokritos d'Athènes). contrat européen
TailPhox
B. Bonello-A.Martinez (Université PVLC,
Valence – Espagne) contrat européen
TailPhox
B. Bonello-Djafari-Rouhani, Y.Pennec,
A.C. Hladky, J.Vasseur (IEMN-Université de
Lille) ANR Supreme, ANR Metactif, contrat
européen TailPhox)
J.-Y. Duquesne-P. Chantrenne (CETHIL,
Université de Lyon)
J.-Y. Duquesne-C. Frétigny (ESPCI, Paris)
J.-Y. Duquesne-J.M. Georges (Unité Mixte de
Physique, Thalès) ANR MANGAS
B. Perrin-O. Wright (Department of Applied
Physics, Hokkaido University, Sapporo,
Japan)
B. Perrin, E. Peronne, A. Huynh :
Collaborations avec « Centro de Nanociencia
y Nanotecnologia » (Bariloche, Argentine) au
sein du LIFAN (Laboratoire international
associé franco-argentin)
J.-L. Thomas :Institut J.Le Rond d'Alembert :
- contrat NACUNAT (programme Emergence de l'UPMC)
- contrat RINI5 (Airbus)
- thèse
J.-L. Thomas Laboratoire d'imagerie
paramètrique
- contrat NACUNAT (programme Emergence de l'UPMC)
o
o
o
o
o

Projet TAILPHOX (FP7-ICT /20092011)
(Tailoring photon-phonon interaction in silicon phoxonic crystals)


o
o
o
o
o
Mesures pour « Saint Gobain »
Responsable : L.Belliard
Implication dans la formation par la recherche
Année
Nombre des
Nombre des
stagiaires M1
stagiaires M2
2007
2
2
2008
0
2
2009
1
3
2010
0
2
2011
0
1
2012
4
0
contrat Emergence 2010 UPMC
NACUNAT Responsable à l'INSP: J.-L.
Thomas, montant INSP 14k€
Responsable scientifique du projet :
Nicolas Taulier (LIP)

Contrats nationaux
o
Contrats privés
o Contrat AIRBUS / UPMC RIN-I5
09/2006 à 2009
Responsable à l'INSP : J.-L. Thomas, montant INSP 34 k€ TTC ; Responsable
scientifique du projet : François Coulouvrat (IJLRDA)
Contrats universitaires
o
Contrats européens
o
Contrats et Valorisation

ANR STRESSBAT (MatetPro/20102012) (L. Belliard, J.-Y. Duquesne, D.
Fournier, B. Perrin)
ANR MANGAS (Blanc/2011-2013)
(J.-Y. Duquesne, J.-Y. Prieur, E. Péronne, B. Perrin)
ANR GLASSPHON (Blanc/2012-2014)
(E. Péronne, A. Huynh, B. Perrin)
ANR METACTIF (Astrid/2012-2014)
(B. Bonello, O. Boyko, L. Belliard)
ANR AWESOM (Blanc/2013-2015)
(J.-L. Thomas)
ANR NANOSONIC (Pnano/2005-2008)
(B. Perrin, A. Huynh, E. Péronne)
ANR ETHNA (Nano/2007-2009)
(B. Palpant, J.-Y. Duquesne)
ANR APICOSED (Blanc/2009-2011)
(L. Belliard, B. Perrin)
ANR SONORE (Pnano/2009-2011)
(A. Huynh, E. Péronne, L. Belliard, B.
Perrin)
ANR SUPREME (Blanc/2009-2011)
(B. Bonello, L. Belliard)
Intervention en enseignement-niveau M2
o
Master PRO, « Laser matière milieu
biologique ». Initiation aux procédés de
nanostructuration de surface
L. Belliard
o
Master PRO, « Laser matière milieu
biologique ». T.P.
A. Huynh
o
Interventions en M2 « Applications
médicales » (parcours « Acoustique ») ;
UPMC (6h/an) . J.-L. Thomas
o Interventions en M2 « Acousto-Optique »
(parcours « Acoustique ») ; UPMC
(12h/an) . B. Perrin, A. Huynh
77
 Cours internationaux
- « Interaction ultrasons-bulles » ; Ecole thématique du CNRS Acoustique et ondes en régime non
linéaire. Applications à l'imagerie, la thé-rapie et
l'environnement ; Oléron; juin 2007 ; J.-L. Thomas
« Techniques pompe-sonde femtoseconde » ; Ecole
thématique du CNRS (internationale) « Thermique des Nanosystèmes et Nanomatériaux » ;
Cargèse (France), mai 2008 ; B. Perrin
- « Conduction thermique dans les composites » ;
Ecole Thématique du CNRS (internationale)
« Thermique des Nanosystèmes et Nanomatériaux » ; Cargèse (France), mai 2008 ; J.-Y. Duquesne
- « Génération et détection optique des échanges
thermiques dans les nanocomposites metal-diélectriques » ; Ecole Thématique du CNRS (internationale) « Thermique des Nanosystèmes et Nanomatériaux » ; Cargèse (France), mai 2008 ; B.
Palpant
-« Terahertz acoustic transduction with heterostructures » ; « Son et Lumière : Phonon dynamics
in nanostructures » ; Cargèse, France, septembre
2008 – B. Perrin
- « Picosecond laser ultrasonics: towards a
SONAR dedicated to nanosciences » ; Ecole thématique “Son et lumière” ; Cargèse, août 2010. E.
Péronne
- « Subpicosecond solitons »; Ecole thématique du
CNRS “Acoustique Non Linéaire : de la Terre au
Nano” ; Oléron, juin 2010 ; B. Perrin
- « Les bulles, un concentré d'acoustique non linéaire » ; Ecole thématique du CNRS “Acoustique
non linéaire, de la terre au nano” ; Oléron, juin
2010 ; J.-L. Thomas
- « Optical probing of coherent phonons » ; « Son
et Lumière : from microphotonics to nanophononics» ; Les Houches, France, 17-28 septembre
2012 ; B. Perrin






Prix et distinctions
N. D. Lanzillotti-Kimura
78
·2011 - International Photothermal and
Photoacoustic Association - IPPA Young
Prize –"For his outstanding contributions to
the field of photoacoustic generation and
detection of coherent acoustic phonons; for
the design and engineering of hypersound
devices and their use in the study of novel
physical phenomena.
2010 – LAMP Oral Presentation Award –
Awarded by the International Commission
for Optics and the International Center for
Theoretical Physics at the Winter College on
Optics and Energy, Trieste, Italy, for the
work “Coherent generation of acoustic
phonons in optical microcavities”.
2009 – R.W.B. Stephens Prize – Awarded
to young researchers in the field of
ultrasonics at the International Conference
on Ultrasonics, Santiago, Chile, for the work
“Enhanced coherent acoustic phonon
generation and detection using optical
microcavities”.
2008 – European Optical Society Springer Presentation Award for
Students, European Optical Society Annual
Meeting, for the work “Enhanced coherent
acoustic phonon generation and detection in
optical microcavities”.
2008 – International Union on Physics
and Applied Physics – Young Author
Best Paper Award,
XXIX International Congress on the Physics
of Semiconductors, for the work “Acoustic
Phonon Dynamics in Optical Microcavities:
Enhanced Generation and Detection”.
2007 – R.W.B. Stephens Prize - Awarded to
young researchers in the field of ultrasonics
at the International Conference on
Ultrasonics, Wien, Austria, for the work
“Dynamics and Confinement of Phonons in
Acoustic Nanocavities Probed by Picosecond
Ultrasonics
Axe II : Confinement et transport en optique et acoustique
E4 : Nanostructures et optique (A. Maître)
Liste des
chercheurs
chercheurs
Coolen Laurent
arrivée : 01/09/2007
Fave Jean-Louis
Frigerio Jean-Marc
Maître Agnès
Schwob Catherine
Barthou Carlos
départ :02/10/2010
Elias Mady
départ : 31/01/2010
Gendron François
départ : 31/08/2010
Rahbi-Bouanani Rania
départ : 31/12/2007)
Roussel Joseph
départ : 31/08/2010
et
enseignants-
MCF
UPMC
CR1
PREX1
PR1
PR2
CNRS
UPMC
UPMC
UPMC
CR1
Nombre de doctorants et post-docs
Année
Nombre de
doctorants
Nombre de
thèses
soutenues
Post-docs
2007
5
1
2
CNRS
2008
5
PRCE
HC
Université
d’Evry
2009
4
3
2
2010
4
1
1
MCF
UPMC
2011
6
1
2
MCF
Université
de Picardie
2012
6
MCF
Paris 7
Activité scientifique de l’équipe
L’équipe « nanostructures et optique »
s’intéresse à la propagation de la lumière dans
des matériaux nanométriques, aussi bien pour en
extraire des informations sur leur structure, que
pour les optimiser à des fins d’émission,
d’amplification ou de détection de signaux optiques. Les matériaux émissifs étudiés sont des
matériaux organiques, des pigments, des semiconducteurs ou des nanoparticules placés dans
des nanostructures (couches minces, cristaux
photoniques,
nanostructures
plasmoniques,
couches picturales). La compréhension de leurs
propriétés optiques, acquise par des études théoriques et expérimentales, permet l’optimisation
de leurs propriétés d’émission. Elle est appliquée
aux domaines de l’optoélectronique organique
(thème 1) et de l’identification d’œuvres d’art
(thème 2) ou de la nanophotonique quantique
(thèmes 5 à 8). L’équipe gère une plateforme de
luminescence et de caractérisation optique qui
est décrite dans le thème 4. Une activité « batterie » est décrite dans le thème 3.
Liste des émérites et bénévoles
Benalloul Paul
ENS-CH bénévole
UPMC
Gendron François
ENS-CH bénévole
UPMC
PREM
UPMC
Rivory Josette
Liste des ingénieurs
Daney de Marcillac
Willy
Arrivée : 01/10/2010
Fisson Serge
départ : 07/09/2007
Julien Christian
départ : 17/05/2010
Naud Claude
départ : 31/12/2009
AI
CNRS
IE1
CNRS
IR1
CNRS
IR1
UPMC
Eléments chiffrés.
Bilan succinct de la production scientifique
Année
2007
2008
2009
2010
2011
2012
ACL
34
25
21
23
22
8
ACLN
6
4
8
2
3
C-INV
2
2
1
1
2
2
C-COM
3
7
3
3
1
5
1) Optoélectronique de couches minces
organiques
D. Abidi, A. Ainsebaa, J.L. Fave, L. Mazur,
J. Roussel
Références [33], [48], [66], [68], [84], [96], [104],
[107], [117], [119], [124], [125], [126], [132], [136]
Ce thème est consacré à la fabrication, à
l'étude et à la modélisation de dispositifs optoélectroniques avec des films minces de semicon-
79
en phase condensée et des dispositifs optoélectroniques les utilisant ont été élaborés.
 Le second aspect est une collaboration
(ANR Trambipoly) avec les chimistes du Laboratoire de Chimie des Polymères (LCP) de l'UPMC
qui maîtrisent la synthèse de macromolécules
et molécules capables de s'autoorganiser.
En effet certains polymères conjugués peuvent
être déposés aisément à partir de solution, mais
donnent des films amorphes où la mobilité de
porteurs est faible. Inversement celle-ci peut être
importante dans les monocristaux de petites molécules semiconductrices, mais leur croissance est
difficile. Cela fait l'importance des semiconducteurs organiques cristaux liquides développés au
LCP où l'ordre qui s'établit spontanément, souvent avec une dimensionnalité réduite, peut conduire à la guérison des défauts structuraux et à
une mobilité de porteurs accrue. Le soutien de
l’ANR a pour objet d'explorer les propriétés de
transport, soit à partir des caractéristiques des
transistors, soit directement par mesure de
temps de vol, d'une nouvelle évolution de ces
matériaux. En effet ces molécules aptes à s'organiser peuvent être greffées comme groupements
latéraux d'une chaîne conjuguée. L'ordre induit
par l'empilement des groupes latéraux (dérivés
de pérylène ou triphénylène) a pour conséquence
de rigidifier le squelette du polymère (polythiophène), ce qui permet d'obtenir des composés
offrant deux « chemins » distincts au déplacement des porteurs, qui peuvent être, selon la
nature des groupements, du même signe ou non
(composé ambipolaire). Pour ce projet nous avons
développé un banc de mesures électriques dédié à
l'étude des semiconducteurs organiques cristaux
liquides ; en plus de la détermination des mobilités de porteurs, l'analyse des formes des transitoires de temps de vol donne aussi des informations sur les mécanismes de génération des
charges. L'approfondissement de ce point est d'un
intérêt direct pour le photovoltaïque organique.
ducteurs organiques. Les travaux sont principalement des mesures photophysiques et de transitoires électriques, menés pour la plupart en collaboration avec des chimistes de l'UPMC et des
équipes tunisiennes qui synthétisent différentes
familles de polymères et des petites molécules
conjuguées.
a) systèmes hybrides : semiconducteurs organiques et inorganiques
Il s’agissait dans ces travaux d’associer les
avantages respectifs des deux matériaux.
 incorporation de molécules conjuguées dans les pores d'un film de silicium
poreux
Ce travail (thèse de D. Abidi) était motivé par
la grande surface spécifique du matériau. Il a
conduit à des progrès dans l'analyse de la nanostructure à partir de la diffusion Raman, en
particulier sur des membranes poreuses détachées du substrat. Nous avons observé expérimentalement la disparition d'une résonance de
Fano, qui a été mis en rapport avec l'immobilisation des porteurs dans le silicium poreux ; d'autre
part la mesure des intensités rétrodiffusées du
Raman en polarisation a été comparée à leur
calcul analytique et a montré l'existence d'un
fond continu dépolarisé, probablement dû à une
contribution de photons d'excitation et Raman
multidiffusés.
 incorporation de nanocristaux semiconducteurs inorganiques colloïdaux dans
une matrice organique
Ce travail (thèse d'A. Ainsebaa) portait sur
l'étude de diodes électroluminescentes organiques avec une couche active de nanocristaux colloïdaux (CdSe/ZnS) dilués dans un
polymère isolant. Il s’agissait les fabriquer puis
de contrôler le courant dans la diode. Nous avons
analysé l'organisation des nanocristaux à l'interface et montré comment leur présence en îlots
s'accompagne de transferts d'excitation et de
charges avec les couches organiques de transport
présentes de part et d'autre. La modélisation du
comportement électrique a permis d'apprécier le
rôle important joué par l'hétérojonction organique-organique dans la limitation du courant.
b) Matériaux organiques nouveaux
 Le premier aspect résulte d'une collaboration régulière avec des collègues tunisiens qui
ont proposé une série de polymères originaux
enchaînant des oligomères de PPV bien définis,
séparés par différents chaînons non ou peu conjugués. Ceci permet de préserver les propriétés
optiques et d'améliorer la processabilité. La photophysique de ces matériaux, dont l'intérêt est la
fluorescence située dans le bleu, a été étudiée
2) Optique et art
J.M. Frigerio, M. Elias, G. Latour, P. Castiglione,
C. Magnain, A. Morin.
Références [1], [5], [15], [16], [23], [47], [53], [58],
[59], [72], [81], [88], [91], [120], [121], [137], [C1],
[C2], C12], [C18]
Les pigments d’une couche picturale sont
pour la lumière des diffuseurs dans une matrice
et leurs propriétés peuvent se modéliser dans le
cadre de la diffusion multiple incohérente et des
théories de Mie. L’originalité de notre démarche
est d’utiliser ces théories (plus souvent utilisées
80
En collaboration avec l’ESPCI, nous avons
conçu une tomographie d’optique cohérente spectrale (SOCT) plein champ, adaptée aux problématiques des œuvres d’art (domaine du visible,
imagerie des couches picturales jusqu’à 100µm de
profondeur) qui nous permet d’imager la répartition des pigments et d’identifier les composants
de couches picturales stratifiées.
Nous développons actuellement une mesure
spectrale directement sur les pigments à l’aide
d’un OCT configuré en interféromètre de Mirau
(thèse d’A. Morin) qui nous permet d’avoir une
résolution spatiale de l’ordre du micron dans les
trois dimensions et qui permet d’explorer des
couches picturales jusqu’à une centaine de microns de profondeur.
A la suite de cette thèse, suite au départ à la
retraite de M. Elias, l’activité « optique et art »
actuellement portée par un seul enseignant chercheur, évoluera vers une activité plus de conseil
et de collaborations avec d’autres groupes, sans
continuer à être une recherche « autonome » au
sein du laboratoire.
en astrophysique sur les nuages interstellaires)
pour identifier les pigments.
Les applications sont centrées sur l’étude
des œuvres d’art, leur restauration, leur conservation. Elles portent sur l’identification expérimentale des matériaux de l’art et des techniques
artistiques par des méthodes optiques innovantes, non destructives, sans contact, portables
et donnant des résultats en temps réel.
En parallèle, une recherche théorique originale portant sur la modélisation de l’aspect visuel des œuvres d’art et faisant appel à la diffusion de la lumière par des milieux hétérogènes et
stratifiés est développée. Ce thème est étendu à
d’autres domaines, tels que la peau, la cosmétique, les tissus et les papiers.
Modélisation de l’aspect visuel de milieux hétérogènes peu diffusants
L’interaction lumière-matière obéit ici au
domaine de validité de l’équation de transfert
radiatif.
Le groupe a développé une méthode de résolution de cette équation, originale et exacte : la
méthode de la fonction auxiliaire (AFM). Celle-ci
permet de calculer la répartition angulaire des
flux lumineux diffusés pour chaque longueur
d’onde, de calculer les couleurs correspondantes,
de séparer les différentes origines de la diffusion.
L’AFM permet également la résolution du problème inverse : retrouver les coefficients
d’absorption et de diffusion des centres diffuseurs
à partir de la mesure des flux diffusés.
Le domaine d’application de cette recherche
théorique que nous avons privilégié porte sur les
œuvres d’art : peintures et encres fluorescentes
(post-doc de P. Castiglione), influence du poids
moléculaire des vernis sur leur aspect visuel (collaboration R. De La Rie, National Gallery of Art
de Washington). Ces modélisations ont été également étendues à d’autres domaines tel que la
peau vivante (thèse de C. Magnain) ainsi qu’aux
tissus, aux papiers et à la cosmétique.
 Instrumentation non-destructive pour
l’identification des matériaux de l’art

3) Matériaux magnétiques pour les batteries
F. Gendron, C. Julien.
Références : [2], [3], [9], [11], [13], [17], [19], [21],
[22], [25], [27], [28], [29], [32], [35], [38], [39],
[45], [47], [52], [56], [57], [62], [71], [74], [75],
[76], [77], [79], [86], [91], [93], [98], [112], [114],
[124], [135]
Il s’agit ici d’étudier les propriétés magnétiques des oxydes de métalliques à base de Lithium qui permettent de fabriquer les cathodes
des batteries Lithium-ion. De nombreux résultats fondamentaux ont été obtenus, en ce qui
concerne la compréhension des propriétés du
LiFePO4. D’autres mesures portant sur les
oxydes lamellaires qui pourraient être utilisés,
aussi, dans la fabrication des batteries Li-ion
rechargeables ont permis de comprendre le désordre cationique dans LixNiyMnyCo1-2yO2. Ces
résultats marquent la fin d’un cycle d’études
commencées en 2005 et l’arrêt d’une thématique
développée pendant cette période au laboratoire.
Parallèlement à l’étude de la propagation de
la lumière dans les milieux composant les œuvres
d’art, le groupe développe des appareils spécialement adaptés à l’étude des œuvres d’art avec
des techniques optiques innovantes.
Nous avons réalisé une extension de notre
gonio-spectrophotomètre permettant de mesurer
la fluorescence par excitation UV pour permettre
l’identification des vernis et de leurs constituants
(résines, liants, recettes et état de dégradation)
sans déplacer l’œuvre ni faire de prélèvement.
4) Luminescence et mesures optiques
C. Barthou, P. Benalloul, W. Daney de Marcillac, A. Maître.
Références : [6], [7], [8], [20], [26], [31], [40], [41],
[45], [54], [57], [62], [63], [83], [89], [93], [94],
[98], [99], [105], [106], [128], [131], [135], [C10],
[C16], [C17], [C19], [C21], [C22], [C23].
L’équipe dispose d’une plateforme de luminescence, pour réaliser, à température ambiante
81
L’équipe dispose d’un équipement complet
d’étude des propriétés photophysiques des nanocristaux en solution (absorption, photoluminescence, …) ainsi que de nanocristaux individuels
par microscopie de fluorescence (déclin, dégroupement…). Une attention particulière a été portée récemment à la mise en place d’un protocole
fiable de mesure du rendement quantique en
solution. Pour un échantillon typique de nanocristaux, un rendement de l’ordre de 40 % a été
mesuré. Cette étude se poursuit actuellement
afin de déterminer dans quelle mesure cette valeur est liée à l’efficacité quantique, au scintillement et à la présence de certains nanocristaux de
mauvaise qualité qui n’émettent jamais. Ce dernier point est délicat car sa caractérisation passe
par la combinaison de mesures de microscopie de
photoluminescence et d’AFM, afin d’identifier les
nanocristaux qui émettent (dont l’efficacité quantique est proche de 1) et des nanocristaux qui
n’émettent jamais (dont l’efficacité quantique est
nulle) ; ces mesures sont en cours en collaboration avec E. Lacaze à l’INSP (stage M2 D. Virassamy).
L’équipe étudie également, en collaboration
avec l’équipe de B. Dubertret, les propriétés
d’émission de nanocristaux de CdSe/CdS enrobés
par une couche de silice. L’objectif est de pouvoir
utiliser des nanoémetteurs dans d’autres dispositifs étudiés par l’équipe (opales avec défauts,
cristaux plasmoniques, antennes)
ou à température cryogénique, des spectres
d’excitation et d’émission et des mesures de
temps de vie. Cette activité portée par C. Barthou jusqu’à son départ avait donné lieu à de
nombreuses collaborations. Ce dispositif est
maintenant géré et exploité par W. Daney de
Marcillac et a suscité des collaborations internes
(C. Testelin, F. Bernardot, S. Slanvic, O. Pluchery) et externe (M. Thoury).
L’équipe co-gère aussi une plateforme de
mesures optiques (spectromètres, diffusomètre,
goniomètre) utilisée surtout par le laboratoire.
Photonique quantique
Dans cette activité (thèmes 5 à 8), nous
couplons des nanoémetteurs (nanocristaux semiconducteurs II/VI colloïdaux) à des nanostructures plasmonique ou diélectrique, afin de contrôler leur émission. A l’échelle individuelle, le but
est de faire des sources de photons uniques efficaces pour des études en optique quantique.
Avant de coupler les émetteurs, il est nécessaire
de bien connaître les propriétés des nanostructures. L’équipe s’est donc dotée de moyens expérimentaux de caractérisation optique à l’échelle
collective et individuelle, de moyens de simulations et de moyens de synthèse et de fabrication.
Cette activité a démarré de zéro, en 2006,
suite au recrutement d’Agnès Maître. La richesse
de l’équipe repose sur le fait qu’elle regroupe 4
enseignants-chercheurs permanents de cultures
très différentes car ils ont tous fait une reconversion thématique en arrivant dans l’équipe.

Nanocristaux avec coquille épaisse
(collaboration avec l’IMS (Hanoi))
Les nanocristaux de CdSe/ZnS réalisés à
l’IMS, actuellement à l’état de l’art, sont synthétisés avec différentes coquilles afin d’améliorer
leur stabilité photophysique. Des échantillons ont
été synthétisés avec une coquille intermédiaire
d’adaptation de ZnSe puis une coquille épaisse
(20 monocouches) de ZnS. Les caractérisations
réalisées à l’INSP (stage M2 Lê Thi Nga) ont
montré un effet réel de la coquille sur le rendement et l’efficacité quantique, sans toutefois atteindre la réduction presque totale du scintillement rapportée par d’autres groupes, dont celui
de l’ESPCI avec lequel l’équipe collabore également.
5) Etudes optiques de nanocristaux de
semi-conducteurs
C. Barthou, P. Benalloul, L. Coolen, W. Daney de
Marcillac, J. Laverdant, C. Lethiec, A. Maître, I.
Mallek, C. Schwob.
Références :[42], [60], [64], [108], [116], [C3], [C4],
[C6], [C7], [C9], [C11], [C14], [C15].
L’étude du couplage des nanocristaux à leur
environnement passe par l’étude de leur fluorescence et la recherche de nanocristaux présentant
des propriétés optimales. Ce travail s’effectue en
collaboration avec l’équipe de B. Dubertret
(ESPCI) qui synthétise des nanocristaux de
CdSe/CdS présentant des propriétés exceptionnelles de photostabilité (quasi-suppression du
scintillement) et l’équipe de Pham Thu Nga
(IMS, Hanoi)
 Nano-tétrapodes (collaboration avec l’IMS)
Les propriétés de fluorescence de nanotétrapodes (cœur de CdSe et bras de CdS) synthétisés
à Hanoi ont été caractérisées à l’INSP par des
mesures d’ensemble. La dépendance de ces
spectres en fonction de la taille des bras des tétrapodes suggère la présence de plusieurs modes
localisés principalement soit dans le cœur soit
 Rendement et efficacité quantique de
nanocristaux
82
dans les bras, et de couplages plus ou moins forts
entre ces modes.
a) Opales directes
 Synthèse
 Etudes polarimétriques de la nature de
dipôles et de leur orientation
Jusqu’en 2010, nous avons étudié des échantillons synthétisés, par différentes techniques et
obtenues dans le cadre de plusieurs collaborations (Institute of Materials Science à Hanoi,
Institute of Microelectronics Technology & High
Purity Materials, Chergonolovka, Russie, Centre
de Recherche Paul Pascal à Pessac)
Avec la thèse de Phan Ngoc Hong, en collaboration avec l’IMS, nous avons opéré un transfert de compétences. Nous avons appris à fabriquer des billes de silice par la méthode de Stöber
puis des opales par convection, méthode qui
permet d’obtenir des opales d’excellente qualité
cristallographique. Nous parvenons à présent à
synthétiser des opales dont les mono-domaines
cristallographiques mesurent plus de 50µm, ce
qui est compétitif au niveau international.
Une étude actuelle porte sur la polarisation
d’émission des nanocristaux en fonction de leur
orientation (stage M2 – thèse C. Lethiec).
L’objectif est de déterminer à partir de la polarisation de leur émission l’orientation d’émetteurs.
En effet, la connaissance de l’orientation d’un
dipôle est cruciale lorsqu’il s’agit d’optimiser le
couplage de l’émetteur à une structure photonique ou plasmonique.
Ceci passe par la compréhension d’une question photophysique importante : la nature du
dipôle émetteur. En effet, si les molécules fluorescentes sont de simples dipôles (1D), l’émission
des nanocristaux de CdSe/ZnS est connue pour
être celle de deux dipôles orthogonaux incohérents (2D). Nous avons développé un modèle
permettant, à partir d’études statistiques polarimétriques de l’émission, de déduire la dimensionnalité (1D, 2D, 3D) des émetteurs.
Pour un émetteur individuel, nous avons
montré que des études polarimétriques peuvent
permettre de connaître l’orientation du dipôle.
Nos travaux expérimentaux, en cours, pour
les nanocristaux ainsi que pour des nanobâtonnets de CdSe/CdS, donnent des résultats
encourageants sur la possibilité de connaître
l’orientation de nanoémetteurs dans un environnement diélectrique.

Caractérisation optique par réflectivité spéculaire
Nous caractérisons les opales par des mesures spectrocopiques de réflectivité spéculaire résolues en angle et éventuellement en
polarisation, réalisées en éclairant l’opale avec
une source blanche collimatée et en collectant la
lumière réfléchie sous la même incidence. Cette
technique nous donne de nombreuses informations sur nos échantillons telles que la position
spectrale du gap de l’opale, sa qualité cristallographique et son épaisseur.
Nous simulons en FDTD (Finite Difference
Time Domain) (MEEP/MIT) les spectres en
transmission et en réflexion Le bon accord simulation/expérience que nous avons obtenu, nous
permet d’optimiser les caractéristiques des
échantillons préalablement à leur synthèse.
6) Opales
A. Avoine, C. Barthou, P. Benalloul, L. Coolen,
W. Daney
de
Marcillac,
H.
Frederich,
J.M. Frigerio, A. Maître, Phan Ngoc Hong,
M. Romanelli, C. Schwob, C. Vion.
 Structure cristallographique et réflectivité. Détermination de l’indice.
Références [36], [65], [79], [80], [86], [100], [103],
[109], [114], [118], [129], [130], [133], [141], [C5],
[C13], [C20].
Nous avons analysé les expériences de réflectivité spéculaire à la fois avec une approche
optique (interférences) et une approche physique
du solide (diagramme de bande) et avons ainsi
fait le lien entre ces deux approches (thèses de
C. Vion, A. Avoine, H. Frederich). Nous calculons les structures de bandes avec le logiciel
MPB (MIT Photonic Bandgap).
Le modèle développé pour l’analyse des
spectres de réflectivité spéculaire, nous a permis
d’associer la direction K de la zone de Brillouin
à un angle d’incidence sur l’opale. Nous avons
ainsi pu déterminer l’indice effectif de
l’opale et donc l’indice des billes de silice, poreuses. La valeur de l’indice obtenue par cette
méthode originale est en très bon accord avec
Les opales sont des cristaux photoniques à
trois dimensions composés d’empilements compacts auto-organisés de billes de silice. Dans les
opales, la périodicité de la constante diélectrique
à l’échelle de la longueur de la lumière est fixée
par le diamètre des billes et fait apparaître des
bandes photoniques interdites.
Ces études portent sur la synthèse d’opales
de grande qualité cristallographique, sur leur
caractérisation optique associée à des simulations et sur la modification de l’émission de
nanocristaux insérés dans les opales.
83
situe dans la bande photonique interdite ou la
bande passante.
celles obtenues par ellipsométrie et spectroscopie
infrarouges, par B. Gallas (INSP), (collaboration
l’IUT de Vélizy (J.M. Coanda et P.R. Dahoo).

c) Réalisation d’un capteur de substances
chimiques
Etude de l’émission de nanocristaux
insérés dans l’opale
Nous collaborons avec l’équipe de C. Mangeney du Laboratoire ITODYS de l’Université
Denis Diderot. L’objectif de cette collaboration
est d’utiliser les opales comme capteur de
grande sensibilité de molécules cibles telles
que le biphénol A, un perturbateur endocrinien
bien connu. Pour cela, nous combinons
l’approche « template », basée sur la préparation
d’un masque constitué d’une opale de silice (synthétisée au Centre de Recherche Paul Pascal par
l’équipe de S. Ravaine), et la technique
d’impression moléculaire. Les interstices de
l’opale sont remplis d’un film d’hydrogel à empreinte moléculaire, puis les billes de silice sont
dissoutes chimiquement. L’équipe de l’Itodys
obtient alors une structure macroporeuse 3D
hautement organisée présentant à la fois des
nanocavités spécifiques à la molécule cible et
une variation périodique de la constante diélectrique du milieu, générant un signal optique
directement mesurable. Les spectres de réflectivité, avec et sans biphénol A dans la structure,
réalisés à l’INSP, ont montré la grande sensibilité de cette méthode : des décalages spectraux de
2 à 3 nm, pour une concentration en biphénol A
de 10-9 mol/l ont été détectés. Nous voulons
maintenant accroître la sensibilité de cette méthode et à l’étendre à d’autres substances
toxiques ou polluantes.
En infiltrant des nanocristaux de CdTeSe
dans des opales directes [thèse de C. Vion], nous
avons démontré sur les diagrammes de rayonnement expérimentaux que l’opale agissait
comme un filtre angulaire coupe bande, affectant dans le diagramme de rayonnement la contribution des nanocristaux dont l’émission est
dans la bande interdite photonique. Nous avons
également mesuré la durée de vie de l’émission
spontanée des nanocristaux et l’avons comparée
à celle de nanocristaux placés dans un milieu
homogène. Des augmentations du temps de vie
de l’ordre de 10%, en bon accord avec nos prédictions théoriques (calculs de densité locale
d’états), ont été mesurées.
b) Opales avec défaut planaire
Nous synthétisons des opales présentant
une rupture de périodicité dans leur structure
(Thèse de Phan Ngoc Hong). Cette discontinuité
appelée couche de défaut planaire est obtenue
soit en déposant une couche de billes de diamètre
différent (transfert de type Langmuir-Schaefer
ou Langmuir-Blodgett, (collaboration INSP,
M. Goldmann, M.-C. Fauré), soit en pulvérisant
de la silice sur la dernière couche de billes d’une
opale (collaboration S. Chénot-INSP). Au dessus
de cette couche de défaut nous synthétisons alors
une deuxième opale par convection. Nous obtenons ainsi une opale avec défaut interne.
Des résultats très encourageants ont été récemment obtenus. Pour les transferts par Langmuir, les caractérisations AFM mettent en évidence le dépôt d’une monocouche quasi-continue
sur la surface de l’opale. La qualité des opales
avec défaut est quantifiée en réflectivité spéculaire. Les deux types d’opales ont montré un trou
dans les pics de réflectivité correspondant à
l’apparition d’une bande passante dans la bande
interdite et caractéristique d’un mode de défaut.
Pour les opales avec défaut réalisé par pulvérisation de silice, la bande passante est très marquée
(près d’un ordre de grandeur dans la transmission entre les longueurs d’onde dans la bande
interdite et celles dans la bande passante). Ces
résultats nous placent au meilleur niveau international.
Nous prévoyons maintenant d’inclure dans
la couche de défaut des nanocristaux, dont
l’émission sera modifiée suivant que celle-ci se
7) Etude de nanostructures
triques lithographiées
diélec-
A. Avoine, C. Belacel, L. Coolen, J.-M. Frigerio, J.
Laverdant, A. Maître, C. Schwob, Thi Phuong
Ngo, C. Vion.
Référence [95].
Dans l’objectif de coupler des nanoémetteurs
à des nanostructures diélectriques, et ainsi de
contrôler leur émission, nous avons étudié des
nanoobjets diélectriques lithographiés. Pour
cela nous avons initié une collaboration avec le
LAAS (cristaux photoniques planaires) et le LPN
(piliers diélectriques).
 Cristaux photoniques planaires
Ce travail, conduit durant la thèse de
C. Vion et de A. Avoine, a été effectué en collaboration avec O. Gauthier-Lafaye et F. Lozes du
LAAS. Il s’agissait de concevoir, réaliser et
caractériser des cristaux photoniques avec
défaut en Si3N4 puis d’optimiser ces structures
afin de coupler l’émission de nanocristaux au
84
plane d’or (60-80nm), une exaltation de
l’intensité détectée d’un facteur moyen 2,4 et une
accélération du déclin d’un facteur 7 ont été mesurées. L’analyse théorique a montré que
l’exaltation de l’excitation et l’efficacité accrue de
collection due à un rayonnement plus directif
contribuent à l’augmentation de l’intensité détectée, tandis que les plasmons de surface (SPP),
non radiatifs, excités par l’émission des nanocristaux introduisent environ 50 % de pertes.
mode résonnant du défaut du cristal photonique.
A cette époque, peu de groupes étudiaient des
cristaux photoniques dans le visible.
Nous avons effectué des simulations en
FDTD 3D de cristaux photoniques sur substrat et
sur membrane avec un motif hexagonal et un
défaut L3 (3 trous manquants alignés). Compte
tenu du contraste d’indice faible, le facteur de
qualité prédit était de l’ordre de quelques milliers
et était bien adapté pour un couplage à température ambiante de nanocristaux dont le facteur de
qualité est faible (Q=30).
Ces simulations ont permis au LAAS de fabriquer un échantillon de cristaux en Si3N4. Nous
avons alors développé une méthode originale non
destructive de caractérisation des cavités de cristaux photoniques, en les éclairant en lumière
blanche par la tranche et en analysant spectralement la lumière diffusée. Cette méthode permet d’éviter pour la caractérisation, un design
particulier des cristaux photoniques pour coupler
la lumière. Les résultats expérimentaux obtenus
étaient en bon accord avec nos simulations théoriques.
Ce projet d’insérer des nanocristaux à des
cristaux photoniques n’a malheureusement pas
été soutenu par l’ANR et il a été donc difficile
d’obtenir des échantillons. A l’issue de la thèse de
A. Avoine, nous avons décidé de clore pour
l’instant cette direction de recherche.
 Piliers diélectriques
b) Couplage de l’émission de nanocristaux
à un cristal plasmonique
Afin d’extraire l’énergie perdue sous forme
de plasmons, l’introduction d’une corrugation
périodique sur la surface métallique permet de
coupler les modes plasmoniques au rayonnement
en champ lointain (accord de phase SPP-photon
permis par la périodicité du motif). Cette problématique
est
importante
pour
beaucoup
d’applications où l’on utilise les plasmons pour
augmenter le champ local mais où il est nécessaire de récupérer le rayonnement (capteurs
plasmoniques, LED, …)
 Cristaux plasmoniques passifs
Nous avons fabriqué des échantillons métalliques corrugués en recouvrant des opales d’une
couche d’or épaisse (150-500 nm) (stage M2 F.
Wen et thèse de H. Fréderich). La spectroscopie
de réflectivité spéculaire, a montré un « trou »
dans les spectres de réflexion, qui a été interprétée comme un fort couplage aux plasmons sur des
larges gammes spectrales. De plus, ces structures
ordonnées à petite échelle (10m) sont constituées de domaines orientés aléatoirement à
grande échelle. Le caractère mutiéchelle de ces
cristaux plasmoniques « isotropes » permet un
couplage de la lumière sur une large plage angulaire.
Dans le cadre de l’ANR Delight et de la
thèse de C. Belacel, le LPN a fabriqué des piliers
diélectriques en SiO2/TiO2 avec cavité dans laquelle des agrégats de nanocristaux ont été placés. Nous avons pu observer le couplage de
l’émission des nanocristaux aux modes de résonance de la cavité. Ce travail, en cours, a été
effectué en parallèle avec le travail sur les antennes patch plasmoniques.
8) Nanocristaux couplés à des plasmons
de surface
 Nanocristaux couplés à des cristaux
plasmoniques
Les nanocristaux ont été déposés sur ces
échantillons métalliques corrugués (avec un espaceur de silice de 80 nm). Leur fluorescence se
couple en champ proche aux SPP (en polarisation
p) qui grâce à la corrugation pourront rayonner
en étant couplé au champ lointain. On s’attend
donc à récupérer en champ lointain non seulement l’émission « directe » des nanocristaux,
mais aussi, en polarisation p, la part photonique
des plasmons qui auront été diffractés par le
réseau.
La fluorescence collectée en champ lointain a
été étudiée spectralement à l’aide d’un goniomètre résolu en angle et en polarisation. En pola-
C. Belacel, L. Coolen, W. Daney de Marcillac, J.M. Frigerio, H. Frederich, J. Laverdant, C.
Lethiec, A. Maître, C. Schwob, C. Vion.
Références : [102], [110], [138].
a) Couplage de l’émission de nanocristaux
à une surface métallique plane
Au démarrage de l’activité nanophotonique
dans l’équipe (thèse de C. Vion), nous avons voulu quantifier le gain en termes de photons collectés lorsque des nanoémetteurs individuels sont
placés à proximité d’une surface plasmonique.
Pour des nanocristaux individuels de CdSe/ZnS
séparés par une couche de silice d’une surface
85
réaliser une première antenne patch (sans émetteur). Nous travaillons actuellement sur les procédés technologiques permettant de réaliser cette
antenne avec un nanoémetteur unique positionné
de manière déterministe.
risation p (couplée aux modes SPP), le diagramme de rayonnement présente par rapport à
celui qui serait obtenu en remplaçant le cristal
par une surface d’or plane, une sur-intensité.
Nous avons montré que celle-ci correspond bien
au rayonnement des plasmons rendu possible par
le réseau. La part plasmonique dans le rayonnement détecté atteint 20%. Nous pouvons ainsi
quantifier l’extraction des plasmons vers les
modes radiatifs.
A la suite de la thèse de H. Frederich, ce
travail continue dans le cadre de celle de
C. Lethiec. Dans ce contexte, des contacts ont été
pris avec le CEA Saclay (Ludovic Douillard et
Fabrice Charra) pour faire des cartographies de
plasmons par des mesures en PEEM (Photoemission Electron Microscope).
Rayonnement et attractivité académiques
Thèses en cours :


c) Antennes patch
Dans le cadre de l’ANR Delight (thèse de
C. Belacel), nous avons initié une collaboration
avec P. Senellart du LPN puis avec J.-J. Greffet
et F. Marquier du laboratoire Charles Fabry. En
plaçant des émetteurs dans des antennes patch,
nous voulons augmenter la dynamique de
l’émission et la rendre plus directive.
Les antennes patch sont constituées par une
couche épaisse d’or sur un substrat, sur lequel
est déposée une couche fine de diélectrique (typiquement 30-40nm d’épaisseur) au milieu de laquelle sont insérés des émetteurs. L’ensemble est
recouvert d’une petite plaque d’or fine de diamètre typique du micromètre.
Des premières antennes ont été réalisées au
LPN avec des agrégats de nanocristaux positionnés de manière déterministe sous l’antenne par
la technique de lithographie in-situ développée
par P. Senellart. Les simulations et les diagrammes de rayonnement, directifs, ont été faits
au laboratoire Charles Fabry. Les mesures de
temps de vie et l’interprétation des résultats ont
été faites à l’INSP. Une accélération de l’émission
pouvant atteindre un facteur 70 a été mise ainsi
en évidence, en bon accord avec les développements théoriques.
Il s’agit maintenant de réaliser des antennes
avec un nanométteur unique. La fabrication de
ces antennes s’est heurtée à des problèmes technologiques dus au fait que les résines photosensibles utilisées pour la lithographie in-situ luminescent à la même longueur d’onde que les nanocristaux. Nous avons donc mis au point à l’INSP,
en collaboration avec le LPN, une nouvelle technologie en utilisant non pas des résines photosensibles mais des polymères. Dans le cadre de la
thèse de C. Belacel et des stages de M2 de S.
Hajiw et de A. Raj Dhawan, nous avons réussi à

Belacel Cherif, Contrôle déterministe de
l’émission spontanée d’une boîte quantique
unique placée dans une nanostructure ; dir. A.
Maître, P. Senellart (2009-2012)
Frederich Hugo, Propriétés optiques de cristaux plasmoniques et couplage à des nanocristaux ; dir. A. Maître (2009-2012)
Mazur Leszek, Investigating the charge
transport properties in self-assembling organic semiconducteurs ; dir. J.-L. Fave (20102013). Cotutelle avec la Pologne

Morin Antoine, Identification de pigments de
couches picturales stratifiées faisant appel au
transfert radiatif et validation expérimentale
par OCT dans le domaine du visible ; dir. J-M
Frigerio (2009-2012)

Phan Ngoc Hong, Synthèse d’opale, propriétés
optiques passives et émissives ; dir. C. Schwob
(2010-2013)
Lethiec Clotilde, Nanostructures plasmoniques pour l’optique et la plasmonique quantique ; dir. A. Maître et L. Coolen (2011-2014)
Amit Raj Dhawan, Sources de photons
uniques et nanoantennes plasmoniques ; dir
A. Maître (2012-2015)



Nguyen Tan Son, Exaltation de l’émission de
nanocristaux dans des opales artificielles et
laser aléatoire ; dir C. Schwob (2012-2015).
Cotutelle avec le Vietnam
.
Liste des professeurs et chercheurs invités
Gruzintsev
Alexander
86
2007
Institute of Microelectronics Technology and High Purity
Materials, Moscow,
Russie, Académie
des Sciences de
Russie
Pham Van Hoi
2007
2. K. Zaghib, A. Mauger, J.B. Goodenough, F.
Gendron & C.M. Julien, "Electronic, Optical,
and Magnetic Properties of LiFePO4: Small
Magnetic Polaron Effects". Chemistry of Materials 19, 3740-3747 (2007).
Institute of Material
Science, Vietnamese
Academy of Science
and Technology,
Hanoi, Vietnam
Pham Thu Nga
2007
IMS, VAST, Hanoi,
Vietnam
Gruzintsev
Alexander
2008
IMTHPM, Moscow,
Russie
Pham Thu Nga
2009
IMS, VAST, Hanoi,
Vietnam
Nguyen Xuan
Nghia
2009
IMS, VAST, Hanoi,
Vietnam
Jabbarov
Rasim
2010
Institute of Physics
of ANAS, Bakou,
Azerbaidjan
Do Hung Manh
2011
IMS, VAST, Hanoi,
Vietnam
Pham Thu Nga
2011
IMS, VAST, Hanoi,
Vietnam
Nguyen Hai Yen
2012
IMS, VAST, Hanoi,
Vietnam
Nguyen Xuan
Nghia
2012
IMS, VAST, Hanoi,
Vietnam
Jabbarov
Rasim
2012
Institute of Physics
of ANAS, Bakou,
Azerbaidjan
3. C.V. Ramana, K. Zaghib & C.M. Julien,
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7. G. A. Emel’chenko, A. N. Gruzintsev, A. B.
Kulakov, É. N. Samarov, I. A. Karpov, A. N.
Red’kin, E. E. Yakimov, C. Barthou, "Luminescence of zinc oxide nanorods". Semiconductors 41, 176-179 (2007).
8. N. Georgobiani, B. G. Tagiev, O. B. Tagiev, R.
B. Dzhabbarov, S. A. Abushov, F. A. Kazymova, C. Barthou, P. Benalloul, V. M. Salmanov "Luminescent crystals of MIIGa2S4:Er3+ (MII = Eu, Yb, Ca)". Journal of
Applied Spectroscopy 74, 369-373 (2007).
Liste des post-docs
Castiglione Patrizia
2007
Saboundji Amar
2007
Latour Gaël
2008
Kopec Monika
2008-2009
Laverdant Julien
2009
Thi Phuong Ngo
2010
Guilley Arnaud-Julien
2011
Mallek Ikbel
2011
9. N. Amdouni, K. Zaghib, F. Gendron, A. Mauger & C. Julien, "Magnetic properties of
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Trang, Vietnam, 15-21 september 2008.
[C14]. « Luminescence Properties of II/VI Semiconductor Colloidal Nanocrystals at Collective and Single Scale », C. Barthou, C. Vion,
L. Coolen, P. Benalloul, Pham Thu Nga, Vu
Duc Chinh, Pham Thuy Linh, Vu Thi Bich,
Pham Thu Nga, A. Maître ; Asean Workshop
On Advanced Materials Science And Nanotechnology (Nha Tran, Vietnam, 15-21 septembre 2008), IOP Publishing, Journal of
Physics: Conference Series 187 (2009) 012018
[C8]. « Determination of the fine structure constant with atom interferometry and Bloch oscillations on Rb-87 atoms », M. Cadoret, E. de
Mirandes, P. Cladé, S. Guellati-Khélifa, C.
Schwob, F. Nez, L. Julien, F. Biraben, proccedings of the Conference on Precision Electromagnetic
Measurements,
Broomfield,
USA, juin 2008
95
[C15]. « Temperature effect on photoluminescence properties of CdSe/ZnS quantum dots »,
Nga, P.T., Chinh, V.D., Linh, P.T., Cuong,
K.C., Hanh, V.T.H. and Nghia, N.X.,
Barthou, C. and Maître, A., Adv. in Nat. Sci.,
Vol. 10, No. 2, pp.167-174; (2009).
[C22]. « Visible photocatalytic properties of vanadium doped zinc oxide aerogel nanopowder
», R. Slama, F. Ghribi, A. Houas, C. Barthou,
and L. El Mir, Thin Solid Films, Volume 519,
Issue 17,( 2011), Pages 5792-5795, Proceedings of the EMRS 2010 Summer Meeting
Symposium E: Frontiers of multifunctional
oxides
[C16]. « Elaboration and characterization of (Al,
V) co-doped nanosized zinc oxide aerogel », J.
El Ghoul, A. Alaya, L. El Mir, C. Barthou, M.
Saadoun, and S. Alaya, International Journal
of Nano and Biomaterials - Vol. 2,
No.1/2/3/4/5 (2009) pp. 273 – 278
[C23]. Van Hooijdonk E.; Barthou C.; Vigneron
J. P.; et al., Cabrini S; Mokari T, SPIE Conference: Conference on Nanophotonic Materials VIII Location: San Diego, CA Date: AUG
24-25, 2011, Nanophotonic Materials VIII
Book Series: Proceedings of SPIE Volume:
8094 2011
[C17]. « GaInPN/Si heterostructure growth by
metal-organic vapour phase epitaxy » ; S. Abdullayeva, N. Musayeva, R. Jabbarov, C.
Pelosi, G. Attolini, M. Bosi, B. Clerjaud, P.
Benalloul, C. Barthou ; Fizika(Journal of
Azerbaidjan National Academy of Sciences) ;
15, 18-23 ; 2009
Livres (ou chapitres des livres)
[L1] Coolen Laurent, Brokmann Xavier, Hermier
Jean-Pierre, « Quantum optics with single
CdSe/ZnS colloidal nanocrystals » in Handbook of
self-assembled semiconductor nanostructures for
novel devices in photonics and electronics sous la
dir. de M. Henini, p 708-748, 2008, Elsevier
[C18]. « UV-fluorescence spectroscopy for identification of varnishes in works of art – Influence of the under layer on the emission spectrum », M. Elias, C. Magnain, C. Barthou, A.
Nevin, D. Comelli, G. Valentini ; O3A: Optics
for Arts, Architecture, and Archaeology II,
édité par Luca Pezzati, Renzo Salimbeni. ;
Proc. of SPIE Vol. 7391, 739104 (2009).
[L2] Schwob Catherine ” Le laser ”, 2010, collection ” Une introduction à ”, EDP Sciences (corédaction du chapitre 1)
[C19]. « Investigation of melt-grown dilute
GaAsN and GaInAsN nanostructures for
photovoltaics », M. Milanova, G. Koleva, R.
Kakanakov, P. Vitanov, E. Goranova, B. Arnaudov, S. Evtimova, C. Barthou, B. Clerjaud ; Symposium on Inorganic and
Nanostructured Photovoltaics held at the EMRS 2009 Spring Meeting, Strasbourg,
France, Jun 07-12, 2009. Proceedings Of Inorganic And Nanostructured Photovoltaics
Book Series: Energy Procedia Volume: 2 Issue: 1 Pages: 165-168 ( 2010).
Thèses et HDR
[C20]. « Synthesis and characterization of self
assembled photonic crystals for enhancement
of single nanocristal photon emission », Phan
Ngoc Hong, H. Frederich, J. Laverdant, L.
Coolen, P. Benalloul, J.-M. Frigerio, Pham
Thu Nga, A. Maître, C. Schwob, Advances in
Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology; IWAMSN2010.; 2010.





[C21]. « Growth InGaN Diode structure and
double emission (Ca1+x-yEuy)Ga2S4-x Phosphor for White LEDs », R. Jabbarov, N. Musayeva, S. Abdullayeva, F. Scholz, T.
Wunderer, P. Benalloul, C. Barthou, L. Coolen ; Fizika (J. of Azerbaijan National Academy of Sciences) Vol XVII, (2011) pp. 28-31

96
«Les couches picturales stratifiées: analyse
et modélisation de l'aspect visuel » ; Latour
Gaël ; thèse UPMC ; 2007
«Couches minces et membranes auto supportées de silicium poreux : nanocomposites hybrides et apport de la diffusion Raman infrarouge » ; Abidi Dorra ; thèse UPMC / Univ. de
Tunis ; 2009
« Modélisation de la couleur de la peau et sa
représentation dans les œuvres d'art »; Magnain Caroline ; thèse UPMC ; 2009
«Couplage de nanocristaux colloïdaux à des
structures photoniques, contrôle de l'émission
spontanée » ; Vion Céline ; thèse UPMC ;
2009
«Diodes électroluminescentes hybrides organiques-inorganiques : Mécanismes aux interfaces, courant et lumière » ; Ainsebaa Abdelmalek ; thèse UPMC / Univ. Denis Diderot ;
2010
« Etude optique de cristaux photoniques:
opales et cavités 2D» ; Avoine Amaury ; thèse
UPMC ; 2011
« Modification of the sponaneous emission of an
emittor close to a gold interface » , A. Maître,
C. Vion, P. Spinicelli, L. Coolen, J. P.
Hermier, International Quantum Electronics
conference, Munich; 2007.
Conférences invitées dans congrès
 « Cristaux photoniques et couleurs », A.
Maître, Ecole interdisciplinaire « nouveaux
matériaux pour la couleur », Roussillon;
2007
 « Quantum images generation by parametric
amplification », A. Maître, International Conference on Advanced Imaging , Lille; 2007







« Raman And Photoluminescence Studies Of
Movpe Grown GaAs1-xNx Epitaxial Layers
», Pelosi, Nahida Musayeva, G. Attolini, M.
Bosi, B. Clerjaud, P. Benalloul, C. Barthou,
R. Jabarov, S. Abdullayeva, First International Conference on Material and Information Sciences in High Technologies,
MISHT-2007, Baku, Azerbaijan, September
26-29, 2007
« Manipulating Emission of CdSe/ZnS Nanocrystals embedded in synthetic opals », P.
Benalloul, C. Vion, C. Barthou, C. Schwob,
J.-M. Frigerio, A. Maître, A. Gruzintsev, G.
Emelchenko, W. Masalov, Pham Thu Nga,
Asean Workshop On Advanced Materials
Science and Nanotechnology; Nha Trang, Vietnam, 15-21 september 2008
« Characterization of GaAs1-xNx Epitaxial
Layers Grown by ALD (atomic layer deposition) method », Pelosi, N. Musayeva, M.
Bosi, B. Clerjaud, P. Benalloul, C. Barthou,
G.Attolini, M.Bersani, and R. Jabbarov, S.
Abdullayeva, 9TH International Workshop
on Expert Evaluation & Control of Compound Semiconductor Materials & Technologies, LODZ, Pologne, 1st-4th June 2008
« Luminescence Properties of II/VI Semiconductor Colloidal Nanocrystals at Collective
and Single Scale », C. Barthou, C. Vion, L.
Coolen, P. Benalloul, Pham Thu Nga, Vu Duc
Chinh, Pham Thuy Linh, Vu Thi Bich, Pham
Thu Nga, A. Maître, Asean Workshop On
Advanced Materials Science And Nanotechnology; Nha Trang, Vietnam, 15-21 september 2008
« Cohérence optique », A. Maître, Ecole interdisciplinaire « Couleur, effets d’échelle»,
Roussillon; 2009
« Photoluminescence and absorption studies of
porous silicon-rhodamine 590 nanocomposite. Energy transfer investigation », D.
Abidi, S. Romdhane, J-L Fave, 6th International Porous Semiconductors Science and
Technology (mars 2008) Mallorca, Espagne
« Electrochemical features of nano-sized
LiFePO4 particles related to their intrinsic
properties », C. Julien, A. Mauger, F. Gendron, K. Zaghib ; 15ième international meeting on Lithium Batteries (27 juin- 2 juillet
2010); Montréal (Québec)
« Optical properties of the CdSe/ZnS quantum
dots in different environments and effect of
the temperature on their photoluminescence », V. Duc Chinh, P. Thuy Linh, D.
Hung Cuong, N. Xuan Nghia, Le Ba Hai, P.
Thu Nga, V. Thi Bich, C. Barthou, C. Vion,
P. Benalloul, A. Maître, International
Workshop on Photonic and Application.;
Nha Trang, Vietnam September 10-14,
2008.
« Exaltation and emission of colloidal semiconductor nanocrystals coupled to plasmonics
structures », H. Frederich, F. Wen, J. Laverdant, L. Coolen, C. Schwob, P. Benalloul, C.
Barthou, A. Maître, International conference
on luminescence and its applications; Hyderabad, India, 7-10 February 2012
 Fabrication and optical characterisation of
photonic crystal cavities in visible range »,
C. Vion, A. Maître, O. Gauthier-Lafaye, S.
Bonnefont, S. Hernandez, F. Lozes-Dupuy,
Spie Europe photonics; Strasbourg, 7-10
april 2008.
« Efficient single photons sources for quantum optics» , C. Schwob, conference on Molecular Nano- and Biophotonics 2012", Hyères,
France, 20-23 juin 2012
« Patch Nanoantennas for quantum optics »,
A. Maître, Photonics West, février 2013
« Controlled modification of single colloidal
CdSe/ZnS quantum dots fluorescence
through interactions with gold surface
plasmons »,C. Vion, J.M. Frigerio, A. Maître, P. Spinicelli, L. Coolen, J.P. Hermier,
Spie Europe photonics; Strasbourg, 7-10
april 2008.
Conférences orales dans congrès
« Quantum image generation by c.w. parametric amplification », L. Lopez, N. Treps, C.
Fabre, A. Maître, International quantum
electronics conference, Munich ; 2007.
« Single photon emission and plasmons coupling for a single nanocrystal close to a gold
97
interface », A. Maître, C. Vion, L. Coolen,
J.-M. Frigerio, P. Spinicelli, J. P. Hermier,
International Conference on Luminescence,; Lyon, 7-11 July 2008.
ing spectroscopy », A. Avoine, C. Vion, J.
Laverdant, C. Schwob, S. Bonnefont, O.
Gauthier-Lafaye, L. Coolen, A. Maître, European Korean Conference; Vienne , 29-31
juillet 2010.
« Angle-resolved luminescence of CdSe/ZnS
nanocrystals in 3D photonic crystals »,
Vion, C. Barthou, P. Bénalloul, C. Schwob,
L. Coolen, J.-M. Frigerio et A. Maître, EOS
Annual Meeting; Paris, France, septembre
2008.
« Optical properties of a three-dimensional
photonic crystal » ; A. Avoine, H. Frederich,
P. N. Hong, B. Gallas, L. Coolen, C.
Schwob, A. Maître ; International Symposium on Photonic and Electromagnetic
Crystal Structures (PECS – X) ; Santa Fe
(Etats-Unis) ; 3-8 juin 2012
« Emission spectrum and spectral diffusion of
a single CdSe/ZnS nanocrystal probed by
photon-correlation Fourier spectroscopy
(PCFS) »; L. Coolen, P. Spinicelli, J.-P.
Hermier ; European Conference on Lasers
and Electro-Optics ; Munich (Allemagne) ;
14-19 Juin 2009
« Coupling to a plasmonic crystal : broadband
absorption and far field plasmons reemission”, H. Frederich, F. Wen, J. Laverdant, L. Coolen, C. Schwob, A. Maître ; International Conference on Nanoscience +
Technology (ICN+T) ; Paris (France) ; 23-27
juillet 2012
« Optimized single photons sources through
interaction of colloidal CdSe/ZnS quantum
dots with gold surface plasmons », C.Vion,
P. Spinicelli, L. Coolen, C. Schwob, C.
Barthou, P. Benalloul, J.-M. Frigerio,
J.P. Hermier, A. Maître, European Conference on Lasers and Electro-Optics and the
XIth European Quantum Electronics Conference; Munich, Germany, 14-19/06/2009.
 « Fabrication et caractérisation de cavités à
cristaux photoniques émettant dans le visible
et le proche IR », C. Vion, O. Gauthier Lafaye, S. Bonnefont, F. Lozes-Dupuy, A.
Maître, Journées Nationales d’Optique Guidée; Lannion, 20-22 Octobre 08.
« Electroluminescence De Diodes Hybrides
Organiques-Inorganiques », A. Ainsebaa, A.
Yassar Et J-L Fave, Journées Matériaux Et
Nanostructures Pi-Conjugués, Mnpc'09,
Arcachon (Octobre 2009)
« Angle- and time-resolved luminescence of
CdSe/ZnS nanocrystals in 3D photonic
crystals », Vion, C. Barthou, P. Bénalloul,
C. Schwob, L. Coolen, A. Gruzintev.G.
Emel'chenko, V. Masalov, J.-M. Frigerio
and A. Maître, European Conference on
Lasers and Electro-Optics and the XIth
European Quantum Electronics Conference; Munich, Germany, 14-19/06/2009.
 « Nanocristaux en cavité micropilier en vue de
la réalisation d’une source de photons
uniques efficace à température ambiante »,
C. Belacel, X. Lafosse , B. Malher, B. Dubertet, A. Maître , P. Senellart, Journées Nationales de l’Optique Guidée,; Besançon, 20-22
octobre 2010.
« Interactions with surface plasmons: a way to
control the fluorescence of single quantum
dots », Vion, H. Friedrich, A. Avoine, J.
Laverdant, L. Coolen, C. Schwob, C.
Barthou, P. Benalloul, J.M. Frigerio, A.
Maître, SPIE International Symposium,
Photonics Europe,; 12-16/04/2010.
« Caractérisation des modes résonnants de cavités de cristaux photoniques dans le visible par spectroscopie de diffusion »,
Avoine, C. Vion, J. Laverdant, C. Schwob,
S. Bonnefont, O. Gauthier-Lafaye, L.
Coolen, A. Maître, Journées de la Matière
Condensée, Troyes, 23-27 août 2010
« Single photon controlled emission of semiconductor nanocrystals coupled to photonic
or plasmonic structures », H. Frederich, C.
Vion, F. Wen, A. Avoine, C. Belacel, J.
Laverdant, C. Schwob, J.M. Frigerio, C.
Barthou, P. Benalloul, L. Coolen and A.
Maître, WE-Heraeus-Seminar on Quantum
Communication Based on Integrated Optics, Bad Honnef (Germany), 22- 25 March
2010
« Sources de photons uniques efficaces en environnement plasmonique », Vion, P. Spinicelli, L. Coolen, C. Schwob, J.-M. Frigerio,
J.-P. Hermier et A. Maître, Journées de la
Matière Condensée, Troyes, 23-27 août
2010
« Mobilités ambipolaire et ionique dans les
phases fluides de semiconducteurs organiques cristaux liquides », A.J. Guilley, J.L.
« Characterization of photonic crystal resonant modes in the visible region by scatter-
98

Fave, Y. Xiao, F. Mathevet, A.J. Attias,
Journées Matériaux et Nanostructures PiConjugués, MNPC'11, Obernai (octobre
2011)

« Emission de nanocristaux dans des antennes
patch plasmoniques », C. Belacel, B. Habert, F. Bigourdan, F. Marquier3, J.P. Hugonin, X. Lafosse, L. Coolen, C. Schwob, C.
Javaux, B. Dubertret, J.J. Greffet, P. Senellart, A. Maître, Journées Nationales de
l’Optique Guidée, Lyon (Juillet 2012)



« Coupling to a plasmonic Crystal : Braooadband absorption and far-field emission”, H.
Frederich, F.Wen, J. Laverdant, L. Coolen,
C. Schwob, A. Maître, international Conference on nanosciences dans technologie,
Paris (Juillet 2012)

« Nano-antennes patch plasmoniques », C. Belacel, B. Habert, F. Bigourdan, F. Marquier3, J.P. Hugonin, X. Lafosse, L. Coolen,
C. Schwob, C. Javaux, B. Dubertret, J.J.
Greffet, P. Senellart, A. Maître, Journées
de la matière condensée, Montpellier (août
2012)
Agnès Maître, membre élue du Conseil National des Universités (section 30) , (20072011)
Agnès Maître, membre élue du Comité National du CNRS (section 04) (2012Agnès Maître, membre du comité de visite
AERES, Laboratoire Interdisciplinaire de la
Physique, Grenoble (2010)
Jean-Louis Fave, membre du comité de visite AERES, Laboratoire de physique des lasers, Grenoble (2008)
Jean-Louis Fave, expert à la commission
"Electronique organique" de l'OMNT "Observatoire des Micro- et NanoTechnologies
(2005- 2012)
Jean-Louis Fave, Membre du Conseil Scientifique des Journées MNPC Matériaux et
Nanostructures Pi-Conjuguées
Collaborations
Collaborations internationales formalisées
 Pham Thu Nga, Alexander Grusintsev,
collaboration (UPMC/VAST, Académie
des
sciences
de
Russie)
08-09
Coordinatrice A. Maître
 Pham Thu Nga, Collaboration (CNRS/
Vietnamese Academy of Science and
Technology-Hanoï), (09-10) coordinatrice
Agnès Maître
 Jabbarov Rasim, Abdullayevah Nadia
(ANAS, Azerbaïdjan) ; contrat
CNRS/ANAS 0904, coordinateur Laurent
Coolen
 Pham Thu Nga et al, Institute of Materials Science, Vietnamese Academy of Science et Technology, Hanoi, Vietnam PICS
n°5724 (2011-2013) coordinatrice : Catherine Schwob
 A.Gruzintsev et al, Institute of Microelectronics Technology and High Purity Materials, Moscow, Russie PICS(CNRSAcadémie des Sciences de Russie), (20082010) coordinatrice : Agnès Maître
“Determination de l'orientation de différents
types de nanoémetteurs par la polarisation », C. Lethiec, J. Laverdant, H. Frederich, C. Belacel, C. Schwob, L. Coolen, A.
Maître, G. Leménager, A. Bramati, L. Carbone, Journées de la Matière Condensée,
27-31 août 2012
« Cristal plasmonique auto-assemblée ; absorption et emission”, H. Frederich, F.Wen,
J. Laverdant, L. Coolen, C. Schwob, A.
Maître, Journées de la matière condensée,
Montpellier (août 2012)
Comités éditoriaux pour les journaux
 J-M Frigerio Membre du comité éditorial de
Nanotechnologies (Techniques de
l’Ingénieur) (2007- ).
Participation à des conseils scientifiques
(colloques, expertise,…)
 J-M Frigerio, Membre nommé du comité
d’évaluation de l’ANR Matériaux et Procédés
(2006-2010)
 J-M Frigerio, Vice-président du comité
d’évaluation de l’ANR Matériaux et Procédés
(2007-2010)
 Agnès Maître, personnalité extérieure au
conseil scientifique du Conservatoire National des Arts et Métiers (2009- ?)
Collaborations internationales non
formalisées
 Samir Romdhane, Laboratoire De La Matiere Condensee, Faculte Des Sciences De
Tunis, Tunisie, Jean-Louis Fave

99
Mustapha MAJDOUB, Laboratoire Polymères-Biopolymères-Matériaux Organiques, Faculté des Sciences de Monastir,
Tunisie, Jean-Louis Fave

Dr Katarzyna Matczyszyn , Institute of
Physical and Theoretical Chemistry ,
Wroclaw University of Technology , Pologne; , Jean-Louis Fave
o

Collaborations nationales formalisées







Pascale Senellart (LPN), ANR « delight »
Benoit Dubertret (LPEM, ESPCI) : ANR
« Delight », C’Nano IdF « nanoplasmaa »,
« nanocrispho »
Claire Mangeney, Laboratoire ITODYS,
Université Denis Diderot, Paris, France,
ANR Astrid « Calypso » (2013-2015)
Laurent Coolen, « Nanoplasmaa »,
Cnano Ile de France (2009)
Contrats privés
o Mady Elias, Jean –Marc Frigerio,
Chanel (2009)
Contrats européens
o M. Elias, J.M Frigerio, Fing Art Print
(2006-2009)
Implication dans la formation par la recherche
Année
André-Jean ATTIAS, Laboratoire de
Chimie des Polymères - Université Pierre
et Marie Curie, ANR « Trambipoly »
Daniel GUILLON, Institut de Physique
et Chimie de Matériaux de Strasbourg ,
ANR « Trambipoly »
2007
2008
2009
2010
2011
2012
Sébastien SANAUR, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint Etienne
ANR « Trambipoly »
Nombre des
stagiaires M1
2
3
6
1
1
3
Nombre des
stagiaires M2
1
3
1
2
3
3
 Intervention en enseignement de niveau
M2
 J-M Frigerio : Propriétés Optiques des Solides : 38h CM M2R LUMMEX 2009-
Collaborations nationales non formalisées

Françoise Lozes, Olivier Gauthier Lafaye,
LAAS (Toulouse)

J-M Frigerio : Optique des Couches Minces :
16h CM, M2 pro LMMB 2007-

Serge Ravaine et Renaud Vallée, Centre
de Recherche Paul Pascal, Pessac, France
Jean Pierre Hermier (Gemac, Versailles)

Agnès Maître, Lasers, 30h CM Master 2R
LuMMEx (09Agnès Maître, préparation à l’agrégation
de physique (Montages et TD 2005-2010)
(40 TD), cours et leçons à partir de 2012
(20 CM)


Jean Jacques Greffet, François Marquier,
laboratoire Charles Fabry, Institut
d’optique, Palaiseau

Mathieu
Thoury
(CRCC,
Museum
d’Histoire
Naturelle,
puis
ligne
IPANEMA à Soleil)
Ludovic Douillard, Fabrice Charra, CEA
Saclay
Abderrahim Yassar, Itodys, Université
Denis Diderot




Catherine Schwob, Création de l’UE
« Projets expérimentaux et lasers » dans
le cadre de la spécialité de master « Optique, Matière et Plasmas » et enseignement dans cette UE (24h/an)
 Conception et/ou la coordination de modules de formation et de cursus,

Contrats et Valorisation
 Contrats nationaux
o Agnès Maître (porteur INSP) ANR
Pnano Delight (2009-2013)
o Catherine Schwob (porteuse) ANR
Astrid « Calypso » (2013-2016)
o Jean-Louis Fave, ANR blanche
Trambipoly (2009-2013)
 Contrats régionaux
o Agnès Maître, « NanoCrispho » ,
Cnano Ile de France (2007)

100
Agnès Maître, responsable UPMC de la
specialité régionale de M2 Optique, Matière, Plasmas (2005- ?)
Agnès Maître, responsable du M2 professionnel Lasers, Matériaux, Milieux Biologiques (2003-2008)

Agnès Maître, Création en 2009 puis responsable du master 2R Lumière, Matière : Mesures
Extrêmes (2009- ?)

Catherine Schwob, direction du Centre
d’Instrumentation Laser (plateforme de
TP lasers) ; développement d’expériences
sur les lasers liées à la recherche (par
exemple, laser à impulsions ultra-brèves)
(jusqu’en 2010).

Fêtes de la science (tous les ans)

Exposition « Les couleurs structurelles »,
Un chercheur une manip, Palais de la découverte, Cnano Ile de France, (octobre –
decembre 2009)

Expositon « Tout est quantique », Stand
Opales, CNAM-CNRS, (juillet 2012)

« Couleurs et Lumière : ingénierie de la
couleur, A. Maître, journée « nano »
(Sainte Geneviève des Bois (2011)
Interactions avec l’environnement social,
économique et culturel
 Articles
dans
des
revues
professionnelles
 Catherine Schwob, ” Le laser : principe de
fonctionnement ”, Reflets de la Physique
n˚21, Le BUP n˚927, octobre 2010
 Action de valorisation vers le grand
public
101
Axe II : Confinement et transport en optique et acoustique
E5 : Milieux désordonnés multi-échelles : biophotonique, couleur (C. Andraud)
Liste des chercheurs et enseignants-chercheurs
Andraud Christine
MCF
UPMC
Berthier Serge
PR1
Paris 7
Lafait Jacques
DR1
CNRS
départ :25/05/2010
Liste des émérites et bénévoles
Lafait Jacques
DREM
- Biomédical et biopsie optique (Thèse de
Clémence Bordier, bourse Ministère, soutenue le
24/10/07)
L'objectif est de détecter de manière précoce et non-invasive l’apparition de tumeurs dans
l'épithélium des organes creux. L'augmentation
de la taille du noyau des cellules dysplasiques
influe sur le comportement spectral, angulaire et
en polarisation de la lumière diffusée. Nous
avons développé une méthode d'analyse optique
de la diffusion par ces tissus. Un modèle (basé
sur l'Equation de Transfert Radiatif, ETR,) optique vectoriel permettant le calcul de la répartition angulaire des flux diffusés (N Flux) par un
milieu stratifié multi-couches, a été développé.
Sur le plan expérimental, un appareil de mesure,
le goniospectrophotomètre, précédemment développé dans l'équipe, permettant de réaliser des
spectres de diffusion en réflexion et en transmission sous toutes les incidences et pour tous les
angles de diffusion, a été modifié et complété afin
de pouvoir réaliser ces mêmes mesures en polarisation.
Le modèle a été validé avec succès sur des
milieux "école" : lait, intralipides. Une seconde
phase de l'étude a été conduite sur des cultures
cellulaires et des échantillons de peau de souris
ayant subi ou non une irradiation. Les résultats
obtenus en polarisation circulaire se sont révélés
très prometteurs pour la discrimination cellules
saines / cellules cancéreuses.
Cette thématique a dû s'arrêter après la
thèse de Clémence Bordier, du fait du défaut de
recrutement d'un permanent dans l'équipe pour
encadrer le développement des résultats très
encourageants obtenus.
- Biophotonique : étude des structures multi-échelle du vivant et du rôle du désordre
Nous avons développé depuis plusieurs années l'étude des structures photoniques naturelles. Ce travail a fait l'objet de plusieurs thèses
et livres. Les propriétés optiques très particulières des ailes ou des élytres de ces insectes sont
dues à leur structure multi-échelle. La difficulté
est donc de combiner les modèles optiques pertinents à chaque échelle, en passant de modèles
cohérents (interférences, diffraction) à des modèles incohérents (diffusion, optique géométrique).
Nous nous sommes attachés à réaliser cette
synthèse dans le cas particulier de deux struc-
CNRS
Eléments chiffrés.
Bilan succinct de la production scientifique
Année
2007
2008
2009
2010
2011
ACL
5
4
5
2
4
ACLN
C-INV
1
1
8
2
2
C-COM
3
1
1
0
5
Nombre de doctorants et post-docs
Année
Nombre
des doctorants
Nombre de
thèses
soutenues
2007
5
2
2008
3
2
2009
Post-docs
1
1
2010
2
2011
2
2012
1
1
1
L'équipe "Milieux
désordonnés multi−échelles: biophotonique, couleur" est spécialisée dans l'étude de la propagation électromagnétique dans les milieux à structure complexe, dans
deux domaines : (i) photonique naturelle, (ii) couleur et matériaux.
1) Biophotonique
Christine Andraud, Serge Berthier, Jacques Lafait
Références : [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], [10], [13],
[14], [15], [18], [19], [20], [23], [24].
102
- patrimoine : les céramiques lustrées
(Thèse de Vincent Reillon, bourse Ministère, soutenue le 24/10/08).
Les lustres sont des céramiques produites
dans le bassin méditerranéen entre le VIIIe et le
XVIe siècle. Ils sont caractérisés par une structure interférentielle en surface à base de nanoparticules de métaux nobles. Parmi les phénomènes entrant en jeu, on retrouve des effets d'absorption plasmon, d'interférences et de diffusion.
Par ailleurs, des effets d'interférences en dehors
de la direction spéculaire ont été mis en évidence.
Le travail de modélisation a consisté à développer la simulation de ces effets d'interférence hors
spéculaire puis à intégrer dans un même modèle
les effets listés précédemment ayant la particularité d'intervenir à des échelles différentes et
d'être décrits par des modèles spécifiques.
- application à l'éclairage (Thèse de Serge
Itjoko, bourse CIFRE - Baikowski Chimie, soutenue le 16/10/08).
L’objectif du travail était d'optimiser les
propriétés radiatives des couches composites
alumine/ luminophores déposées sur les parois
des lampes à décharge, afin d'augmenter le rendement énergétique de ces sources de lumière. La
modélisation des propriétés radiatives a été effectuée à l'aide du logiciel "4 flux multicouche" résolvant l’ETR précédemment développé au sein
de l'équipe. Le modèle a été complémenté sur
trois points afin de répondre aux exigences du
système étudié : prise en compte d'interfaces
rugueuses, de formes de diffuseurs non sphériques, de centres émetteurs au sein de la couche
par l'addition d'un "terme source" dans l’ETR
proportionnel à l'absorption UV, au rendement
quantique et au spectre d'émission des luminophores. Nous avons montré qu'une monocouche
composite composée de luminophores et de grains
d'alumine de taille et de concentration optimisées
permettraient d'augmenter le rendement radiatif
d'environ 20% avec une quantité de matériaux
environ deux fois plus faible. Ces résultats ont
ensuite été utilisés de manière confidentielle par
l'industriel.
- patrimoine : les couches picturales (Thèse
de Raphaëlle Jarrige, bourse CIFRE – Glaizer,
soutenance octobre 2012).
Dans le but d'une meilleure connaissance
des œuvres du patrimoine et des techniques picturales des artistes, cette thèse, conduite en collaboration avec le C2RMF, se proposait de mettre
au point une nouvelle méthode d'identification
non destructive des pigments présents dans la
couche picturale, basée sur leur indice optique
complexe. L'étude a été conduite sur des pigments rouges (hématite et minium) et bleus (ma-
tures très différentes Calothyrza margaritifera et
Morpho rhetenor. Calothyrza est un scarabée
dont les élytres sont d'une blancheur éclatante.
Nous avons pu rendre compte de manière très
satisfaisante et de la couleur blanche et de son
intensité étonnamment élevée, grâce à un modèle
à trois échelles.
La structure multi-échelle de Morpho rhetenor a été abordée par deux approches : d'une
part (Thèse de Julie Boulenguez, bourse Ministère, soutenue le 29/06/09) un modèle global basé
sur la méthode RCWA (Rigorous Coupled-Wave
Analysis) à l'échelle de la centaine de nanomètres. Un désordre étant introduit statistiquement à chacune des échelles supérieures. D'autre
part par la méthode des éléments finis (post-doc
de Abdellilah Mejdoubi) qui prend en compte la
morphologie exacte de la structure, à l'échelle de
la centaine de nanomètres.
La plupart des organismes vivants étudiés
jusqu’à présent ont développé des structures photoniques conduisant à un gap optique généralement situé dans le visible et conduisant à de très
forte réflexion colorées dans ce domaine de longueur d’onde. Au cours de la thèse de Eloïse van
Hooijdonk (co-tutelle UPMC/ FNRS), soutenue le
14/05/12, nous nous sommes intéressés alors à
ceux qui, en parallèle ou en substitution, ont
privilégié l’émission de lumière au sein même de
la structure (fluorescence contrainte). Les structures tégumentaires d’un certain nombre
d’insectes fluorescents ont été analysées ainsi
que leurs propriétés de réflexion (BRDF) et
d’émission (BEDF). Cette étude expérimentale a
mis en évidence un phénomène de fluorescence
renforcée conduisant d’une part à une atténuation ou un renforcement de l’émission dans certaines directions, d’autre part à une dépendance
spatiale de la forme de la bande d’émission. Des
simulations numériques basées sur les méthodes
des matrices de transfert et de diffusion ont été
menées afin de corroborer les observations expérimentales.
La reproduction de ces structures par des
techniques chimiques d'imprégnation sol-gel est,
par ailleurs en bonne voie en collaboration avec
le Laboratoire de Chimie de la Matière Condensée (UPMC-Collège de France) et constituera le
sujet de la prochaine thèse dans l'équipe.
2) Couleur et matériaux
Christine Andraud, Serge Berthier, Jacques Lafait
Références : [1], [2], [11], [12], [16], [17], [21], [22].
103
lachite). L'approche repose sur une modélisation
ETR 4 flux des propriétés optiques de l'ensemble
de la couche picturale prenant en compte sa
structure multicouche et les indices optiques des
pigments et des liants. Ultimement, l'inversion
du modèle, permettant l'identification des pigments, reposera sur l'existence d'une banque de
données des indices de ces pigments, qu'il reste à
constituer. Le travail a porté sur la détermination non ambiguë de ces indices, qui n'est pas un
problème trivial. Une méthode a été mise au
point et validée, applicable à la majorité des pigments. La résolution du problème inverse développée pour ce cas, sera applicable à l'ensemble
de la couche picturale lorsque la banque de données sera constituée.
7.
8.
9.
10.
Rayonnement et attractivité académiques
Thèses en cours :
 Jarrige Raphaëlle, « Identification Optique Non Destructive des Matériaux de la
couche Picturale », dir. J. Lafait et C. Andraud
11.
Liste des post-docs
Mejdoubi Abdelilah
Simonis Priscilla
12.
2008
2011
Publications
13.
1. V. Reillon, S. Berthier & S. Chenot.
"Nanostructures produced by co-sputtering to
study the optical properties of artistic middle-age nano-cermets: The lustres". Physica
B: Condensed Matter 394, 238-241 (2007).
2. V. Reillon, S. Berthier & C. Andraud. "New
perspectives for the understanding of the optical properties of middle-age nano-cermets:
The lustres". Physica B: Condensed Matter
394, 242-247 (2007).
3. S. Berthier, J. Boulenguez, Z. Ballint. “Multiscalled polarization effects in insects. Application to anti-counterfeiting of Banknotes.”.
Applied Physics A 86, 123-130 (2007).
4. C. Bordier, C. Andraud, E. Charron & J. Lafait. "Radiative transfer model with polarization effects applied to organic matter". Physica B: Condensed Matter 394, 301-305 (2007).
5. J. Boulenguez, S. Berthier & J. Vigneron.
"Simulations tools for natural photonic structures". Physica B: Condensed Matter 394,
217-220 (2007).
6. S. Berthier, J. Boulenguez, M. Menu & B.
Mottin. "Butterfly inclusions in Van Schrieck
14.
15.
16.
17.
104
masterpieces. Techniques and optical properties". Applied Physics A 92, 51-57 (2008).
C. Bordier, C. Andraud, J. Lafait. "Model of
light scattering that includes polarization effects by multilayered media". J. Opt. Soc.
Am. A 25, 1406-1419 (2008).
C. Andraud, C. Bordier, J. Lafait,"Towards
an optical biopsy by elastic light scattering".
MED 08 , vol. 1-4, 1784-1788 (2008).
T. Saison, C. Peroz, V. Chauveau, S. Berthier, E. Sondergard, H. Arribart et al. "Replication of butterfly wing and natural lotus
leaf structures by nanoimprint on silica solgel films". Bioinspiration & biomimetics 3,
046004 (2008).
C. Bordier, C. Andraud, E. Charron, J.
Lafait, M. Anastasiadou, A. De Martino, "Illustration of a bimodal system in Intralipid20% by polarized light scattering : experiments and modelling ". Appl. Phys. A 94, 347355 (2009).
C. Sella, S. Chenot, V. Reillon & S. Berthier,
"Influence of the deposition conditions on the
optical absorption of Ag–SiO2 nanocermet
thin films". Thin Solid Films 517, 5848-5854
(2009).
J. Lafait, S. Berthier, C. Andraud, V. Reillon,
& J. Boulenguez. "Physical colors in cultural
heritage: Surface plasmons in glass".
Comptes Rendus Physique 10, 649-659
(2009).
A.L. Ingram, A.D. Ball, A.R. Parker, O. Deparis, J. Boulenguez, S. Berthier. "Characterization of the green iridescence on the chelicerae of the tube web spider Segestria florentina (Rossi 1790) (Araneae, Segestriidae)" J.
of Arachnology 37, 68-71 (2009)
Z. Balint, S. Berthier, J. Boulenguez, V.
Welch. "Morpho like optical phenomena in
the neotropical lycaenid butterfly Mercedes
atnius (Herrich-Schäffer, 1853.)". Atalanta
40 263-272 (2009)
J. Lafait, C. Andraud, S. Berthier, J. Boulenguez, P. Callet, S. Dumazet, M. Rassart, J.-P.
Vigneron. "Modeling the vivid white color of
the beetle Calothyrza margaritifera". Materials Science and Engineering: B 169, 16-22
(2010).
V. Reillon, S. Berthier & C. Andraud, "Optical properties of lustred ceramics: complete
modelling of the actual structure". Applied
Physics A 100, 901-910 (2010).
R. Jarrige, C. Andraud, J. Lafait, M. Eveno,
M. Menu, N. Diniz. "Determination of the
complex optical index of a red pigment, Vermillon". Optics for Arts, Architecture, And
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
Archaeology III, Book Series: Proc. of SPIE,
8084 (2011)
E. Van Hooijdonk, C. Barthou, J.P. Vigneron,
S. Berthier. "Structural fluorescence in the
butterfly Morpho sulkowskyi (Nymphalidae)", Proc. of SPIE, 8094, 80940 (2011)
L. Ingram, O. Deparis, J. Boulenguez, G.
Kennaway, S. Berthier, R. Parker. "Structural origin of the green iridescence on the chelicerae of the red-backed jumping spider,
Phidippus johnsoni (Salticidae: Araneae)".
Arthropod structure & development 40, 21-5
(2011).
E. Van Hooijdonk, C. Barthou, J.P. Vigneron
& S. Berthier. "Detailed experimental analysis of the structural fluorescence in the butterfly Morpho sulkowskyi (Nymphalidae)".
Journal of Nanophotonics 5, 053525 (2011).
P.A. Cuvelier, C. Andraud, D. Chaudanson,
J. Lafait, S. Nitsche. "Copper red glazes: a
coating with two families of particles ", Applied Physics A, 106,4, 915-929 (2012).
F. El Haber, X. Rocquefelte, C. Andraud, B.
Amrani, S. Jobic, O. Chauvet, G. Froyer.
"Prediction of the transparency in the visible
range of X-ray absorbing nanocomposites
built upon the assembly of LaF3 or LaPO4
nanoparticles with poly(methyl methacrylate)", J. Opt. Soc. Am. B, 29, 3, 305-311
(2012).
E. Van Hooijdonk, C. Barthou, J.P. Vigneron,
S. Berthier. "Angular dependence of structural fluorescent emission from the scales of
the male butterfly Troïdes magellanus (Papilionidae), J. Opt. Soc. Am. B, 29, 1104-1111
(2012).
J. Boulenguez, S. Berthier, F. Leroy. "Multiple scale disorder in the photonic structure of
Morpho rhetenor butterfly", Applied Physics
A 106, 1005-1011 (2012).
[L6] Serge Berthier, « Optical Biomimetic: Materials and applications », 2011, Springer VerlagNew York
[L7] Serge Berthier, Optical properties of the
Morphinae, « Polarization effects in natural photonic structures », 2011, Maryanne Large and
Francis Dodds, Woodhead Publishing Ltd
[L8] Serge Berthier, Priscilla Simonis, How nature produces blue colours, « Photonic Crystal/
Book 1», 2012, Ed: Alessandro Massaro
[L9] Serge Berthier, Priscilla Simonis Herman,
« Sciences for conservation of cultural heritage
Natural and bio-inspired photonic structures in
art », 2012, (sous presse)
Thèses et HDR

« Biopsie optique par analyse spectrale et
angulaire de la lumière diffusée » ; Bordier
Clémence ; thèse UPMC ; 2007
 « Identification non destructive des constituants des couches picturales stratifiées hétérogènes » ; Latour Gaël ; thèse UPMC ;
2007
 « Optimisation des propriétés radiatives des
couches granulaires d'alumine (exp + modél.) » ; Itjoko Serge ; thèse UPMC ; 2008
 « Structure et propriétés optiques des lustres
Abbâssides et Italiens des XIIIe au XVIe
siècles. Modélisation par les théories de milieu effectif » ; Reillon Vincent ; thèse UPMC ;
2008
 « Caractérisation et modélisation des propriétés optiques des structures photoniques multi-échelles dans les bio-organismes » ; Boulenguez Julie ; thèse UPMC ; 2009
 « Etude théorique et expérimentale de la
fluorescence de structures photoniques naturelles » ; Van Hooijdonk Éloïse ; thèse
UPMC ; 2012
 « Propriétés optiques des milieux hétérogènes: des théories de milieu effectif à la diffusion de la lumière » ; Andraud Christine ;
HDR UPMC ; 2010
Livres (ou chapitres des livres)
[L1] Serge Berthier, « Iridescence, The physical
colors of insects », 2007, Springer Verlag-New
York
[L2] Serge Berthier, « Photonique des morphos »,
2010, Springer Verlag-France
[L3] Serge Berthier, Physical colors in nature
and art, « Colour Coded », 2010, Carina Parraman, Perking House, Bradford
[L4] Jacques Lafait, Serge Berthier, Christine
Andraud, « Lumière et couleurs physiques, Décors des corps », 2010, Editions du CNRS
[L5] Serge Berthier, « Optical properties of the
Morphinae », 2011, Springer Verlag-New York
Conférences invitées dans congrès
 « Butterflies inclusions in Van Schrieck masterpieces. Techniques and optical properties
»; S. Berthier; E-MRS Spring meeting 2007,
Strasbourg (France) 8-12 juin 2007
 « Physical colours in insects: Origin, role in
life and art »; S. Berthier; EU Marie Curie
Conference and training Courses ; Charleville – Mézières (France) 21 – 24 février 2008
 « Bio−inspired materials for color: multifunctionality, a challenge » ; J. Lafait; Workshop
international "Biophotonic − Bioinspiration";
105













Domaine des Treilles, Tourtour (France) ; 30
mars – 4 avril 2009
« Couleurs structurales, effets multi –
échelle» ; J. Lafait ; Congrès Général SFP
2009; Palaiseau (France) ; 6−10 juillet 2009;
« Modeling the vivid white color of Calothyrza Margaritifera cuticle » ; J. Lafait, C. Andraud, S. Berthier, J. Boulenguez, P. Callet,
S. Dumazet, J.P. Vigneron; European Materials Research Society Conference; Strasbourg(France) ; 8-12 juin 2009
« Transparency and Invisibility: a matter of
optical index » ; C. Andraud; Workshop international " Transparency and Invisibility ";
Domaine des Treilles, Tourtour, (France) ; 26
mars – 31 mars 2012
« Photonic of Morphos » ; S. Berthier ; Workshop international "Biophotonic − Bioinspiration", Les Treilles, Tourtour, (France) 30
mars – 4 avril 2009
« Analyse and modelling of a natural photonic structure illustrated by the Morphinae
family »; S. Berthier, E-MRS Spring meeting
2009, Strasbourg (France) ; 8-12 juin 2009
« Structures photoniques multi-échelles naturelles »; Symposium GN MEBA," Les matériaux d’hier et d’aujourd’hui : apport de la
microscopie électronique à balayage et des
microanalyses associées", S. Berthier .Paris
(France), 24 – 25 juin 2009
« Natural nano-structures: a multi-scaled,
multi-functional and multi- physic problem »;
S. Berthier; International symposium : Bioinspired photonic structures, San Sebastian
(Espagne); 9-15 juillet 2009
« Nano Photonic in nature and art »; S.
Berthier; France Japan congress on Sciences
in conservation of cultural heritage; Paris
(France); 4-5 novembre 2010,
« Structures photoniques naturelles: Une
source d’inspiration (et autres leçons…) »; S.
Berthier ; e2Φ 2010 - La Physique du NanoMonde ; Ecole Normale Supérieur , Cachan
(France) ; 24 août 2010,
« Polarization effects in natural photonic
structures »; S. Berthier; E-MRS Spring
meeting 2011; Nice (France) 9-13 mai 2011,
« Nano Photonic structures of Morphidae : An
hotchpotch of singularities »; S. Berthier;
DGaaE – Entomologentagung (International
congress of entomology; Bertlin (Allemagne) ;
20 – 24 mars 2011
« Natural Photonic Structures in Art »; S.
Berthier; First International Symposium on
Natural Photonic Structures; Shanghai
(Chine); 1-4 juin 2011
« Natural photonic structures: a tool for bioinspired devices »; S. Berthier; World Congress on Advanced Materials (WCAM-2012) ;
Shanghai (Chine) 6-8 juin 2012.
Conférences orales dans congrès
 « A new model for the simulation of the optical properties of lustres »; V. Reillon, C. Andraud, S. Berthier ; E-MRS Spring meeting
2007, Strasbourg (France) 8-12 juin 2007
 « Ellipsometric study of photonic structures
in wing scales of butterflies »; J. Boulenguez,
H. Arvin, K. Järrendahl, S. Berthier, ICSE
IV, « International Conference on Spectroscopic Ellipsometry », Stockholm (Suède) 1115 juin 2007
 « Optical properties of lustered ceramic.
Characterization, modeling »; S. Berthier, V.
Reillon; EMAC 07, Budapest, (Hongrie); 2427 octobre 2007
 « Modelling of the actual structure of lusters»; S. Berthier, V. Reillon; 37th International Symposium on Archeometry; Sienne
(Italie) 12-16 mai 2008
 « Simulation studies of transparent nanocomposites: embedded LaF3 and LaPO4 nanoparticles in poly (methyl methacrylate) for
X-ray attenuation » ; F. El Haber, C. Andraud, X. Rocquefelte, G. Froyer; 5th International Conference on Nanostructured Polymers and Nanocomposites ; Paris (France) ;
15-17 avril 2009
 « Optical properties of lustered ceramics.
Complete modelling of the actual structure » ;
V. Reillon , S. Berthier, C. Andraud ; E-MRS
Spring meeting 2009, Strasbourg (France) 812 juin 2009
 « Circular polarization handedness switching
in chiral beetle’s cuticles » ; P. Simonis, A. Di
Martino, M. Foldgna, S. Berthier ; E-MRS
Spring meeting 2011, Nice (France) 9-13 mai
2011.
 « Transfer matrix approach for modelling the
optical response of absorbent molecules embedded in a photonic crystal » ; .V. Hooijdonk,
S. Berthier, J.P. Vigneron ; Nice (France) 913 mai 2011.
 « Determination of the complex optical index
of red pigments, vermillon» ; R. Jarrige, C.
Andraud, J. Lafait, M. Eveno, M. Menu, N.
Diniz, SPIE: Optical metrology, Optics for
Arts, Architecture, and Archaeology ; Munich(Allemagne) ; 23-26 mai 2011
 « Circular polarization in the cuticule of Plusiotis and Cetonia beetles » ; P. Simonis, S.
Berthier; First International Symposium on
106




Natural Photonic Structures; Shanghai
(Chine), 1-4 juin 2011
« Structural fluorescence in the butterfly
Morpho sulkowskyi (Nymphalidae) » ; E.V.
Hooijdonk, C. Bartou, S. Berthier, J.P.
Vigneron; S.P.I.E, San Diego (USA); 24-25
août 2011
« Towards an optical non-destructive analysis
of paintings: Role of pigment size and layer
roughness, application to Malachite » ; R.
Jarrige, C. Andraud, J. Lafait, M. Eveno, M.
Menu, N. Diniz; SPIE Optics + Photonics:
The Nature of Light: Light in Nature IV; San
Diego(Etats Unis) ; 12-16 août 2012
« Role of multi-scale structure in the optical
properties of Morpho butterfly wings » ; C.
Monmeyran, C. Andraud, S. Berthier, J.
Lafait; SPIE Optics + Photonics: The Nature
of Light: Light in Nature IV; San Diego(Etats
Unis) ; 12-16 août 2012
Jean Pol Vigneron, Faculté de Namur, Belgique
Contrats et Valorisation
 Contrats nationaux
o ANR MATETPRO LIMA (20122015)
 Contrats privés
o BAIKOWSKI-CHIMIE (2007-2009)
o CHANEL (2011)
o GLAIZER GROUP (2009-2012)
Implication dans la formation par la recherche
Année
2007
2008
2009
2010
2011
2012
Organisation de manifestations scientifiques
 Serge Berthier ; Ecole thématique interdisciplinaire CNRS 2009 Matériaux pour la couleur « Couleurs et effets d’échelle : Echelle
spatiale », Roussillon (France), 23 – 27 mars
2009

Serge Berthier, Hernst Heberhard Mahnke
(Helmholtz Zentrum Berlin GmbH) French –
German Summer school 2009: “Nanophotonic
in art and Sciences” (Nanophonart); Oléron
(France), 7-14 Septembre 2009 3
 Serge Berthier ; Symposium « Biophotonic –
Bioinspiration » ; Fondation “Les Treilles”,
Tourtour (France), 30 mars – 3 avril 2009

Serge Berthier – Ayed Naceur ; Symposium «
Plasmonique – Céramiques Lustrées » Nabeul (Tunisie) 6 – 12 décembre 2009
 S. Berthier, H.E. Mahanke; EMRS; Symposium P : Bio-inspired and Biointegrated materials, Session X : “Biomimetic, bio-hybrid
nanosystems and inorganic nanomaterials”.
Nice (France), 9 -13 mai 2011
 Serge Berthier, Jean Pol Vigneron ; Symposium « Transparence and invisibility » Fondation « Les Treilles », Tourtour (France) 26
– 31 mars 2012,

Collaborations nationales et internationales (préciser si formalisé : faire apparaître le
nom du contrat)
 Doris Gomez, UMR 7179, CNRS/MNHN,
France
 Michel Menu, C2RMF, France
107
Nombre des
stagiaires M1
3
1
1
1
Nombre des
stagiaires M2
1
1
3
1
1
Intervention en enseignement de niveau M2
 Andraud Christine, M2 Pro Laser Matériaux Milieux Biologiques, cours magistraux d'informatique, cours de diffusion
de la lumière.
 Andraud Christine, M2 Sciences des Matériaux et Nano-Objets, cours magistral
Couches Minces.
 Andraud Christine, « Effets de taille en
optique» ; Ecole thématique interdisciplinaire du CNRS «Couleur, une question
d’échelle : l’espace». Roussillon (France);
23-27 mars 2009;
 Andraud Christine, «le blanc et le noir
par diffusion et absorption» ; Ecole thématique interdisciplinaire du CNRS : «
Le noir et le blanc »; Roussillon (France) ;
28 mars-1er avril 2011.
 Andraud Christine; «Diffusion de la lumière» ; Ecole Galerne 2011; Roscoff
(France) ; 9-14 octobre 2011.
 Serge Berthier ; « Colorimétrie » ; Ecole
Centrale, Marseille (France). 2007 à 2010
 Serge Berthier ; « La couleur par la polarisation » – Ecole thématique CNRS
Nouveaux matériaux pour la couleur.
Roussillon (France) ; 26 – 30 mars 2007
 Serge Berthier « Couleurs et mouvement
chez les insectes iridescents, modélisation
multi-échelle » Ecole thématique CNRS
Nouveaux matériaux pour la couleur.
Roussillon (France) ; 17 – 21 mars 2008;





Serge Berthier « Les structures multiéchelles naturelles : caractérisation, modélisation ». Ecole thématique CNRS
Nouveaux matériaux pour la couleur.
Roussillon (France) ; 23 – 27 mars 2009;
Serge Berthier « Signaux chromatiques
dans le monde vivant » ; Ecole thématique CNRS Nouveaux matériaux pour la
couleur. Roussillon (France) ; 22 – 28
mars 2010
Serge Berthier « Le blanc et le noir dans
le monde vivant : origine et fonction »
Ecole thématique CNRS Nouveaux matériaux pour la couleur. Roussillon (France)
; 28 mars – 1 avril 2011


Cours internationaux
 Lafait Jacques; « Optical properties of
solids » ; German-French university :
NanoPhotonics in Nature and Art; Oléron
(France) ; 7−14 septembre 2009.
 Andraud Christine; « Light scattering » ;
German-French university : NanoPhotonics in Nature and Art; Oléron(France) ;
7−14 septembre 2009.

108
Serge Berthier, “Metallic masterpieces
without metal: Lustered ceramics and
gold insects” French – German Summer
school Mühlhausen, Thüringen (Germany) 3-11 septembre 2007
Serge Berthier ; a- “Colorimetric properties of lustered ceramics. Characterization and modeling”; b – “Diving in a natural photonic structure (Observation –
characterization - modelling)”; French –
German Summer school ; Oléron (France)
7-14 septembre 2009.
Serge Berthier; “Natural photonic structures (1). Experimental characterization”;
“Natural photonic structures (2) Theoretical approachs”; - “Black and white in nature ; Function, origin and properties”.
Erasmus mundus – Fifth Summer School
on Molecular Nano and biophotonics,
Fréjus (France) ; 26 juin – 2 juillet 2011.
Serge Berthier ; a – « Optique des milieux
composites désordonnés » ; -b « Colorimétrie ». Université Notre Dame de la paix –
Louvain la neuve – Namur (Belgique),
2008 - 2012
Axe III : Structure, dynamique et réactions aux interfaces
E6 : Couches nanométriques ; formation, interfaces, défauts (I. Vickridge)
Liste des chercheurs et
chercheurs
Cantin Jean-Louis
MCF
D’Angelo Marie
MCF
Deville
Cavellin
PR1
Catherine
Ganem
JeanMCF
Jacques
Grosman Annie
MCF
Jedrecy Nathalie
PR2
Schmaus Didier
PR2
Vickridge Ian
DR2
Von
Bardeleben
DR2
Jurgen
Clerjaud Bernard
PREX
départ :29/02/2012
L’Hoir Alain
PR1
départ :31/01/2011
enseignants-
Liste des émérites et bénévoles
Clerjaud Bernard
PREM
PR bénéL’Hoir Alain
vole
DREM,
Amsel George
DR bénédépart :31/08/2011
vole
Liste des ingénieurs
Briand Emrick
Steydli Sébastien
Tancrez Hervé
Trimaille Isabelle
IE2
IE2
IE2
IR1
UPMC
UPMC
Paris 12
UPMC
UPMC
UPMC
Paris 7
CNRS
CNRS
UPMC
Paris 7
UPMC
UPMC
CNRS
CNRS
UPMC
UPMC
UPMC
Bilan succinct de la production scientifique
ACL
25
17
14
15
10
ACLN
C-INV
1
3
3
1
2
C-COM
2
3
3
3
7
Nombre de doctorants et post-docs
Année
2007
2
1
1
2009
1
2010
1
1
1
2011
1
1
2012
1
1
Introduction
Eléments chiffrés.
Année
2007
2008
2009
2010
2011
2008
Nombre
des doctorants
Nombre de
thèses
soutenues
Post-docs
3
2
1
109
Une préoccupation centrale de l’équipe
« Couches Nanométriques : Formation, Interfaces, Défauts » est de comprendre les liens
entre mécanismes de croissance, structures,
défauts, et propriétés physiques de la matière
en couches d’épaisseur nanométrique. La
croissance, la structure et les propriétés physiques de telles couches sont fortement influencées par leurs interfaces avec le vide et
avec le substrat. Il devient possible de stabiliser des phases et des surfaces, telle que
l’alumine (section 4a), impossible à obtenir en
systèmes massifs, ou le SiC épitaxié directement dans le Si à une interface SiO2/Si (section 4c). Leurs propriétés magnétiques et électriques (sections 2a-d, 4d) peuvent être manipulées, comme dans le cas de la manipulation
électrique des anisotropies magnétiques par
champ électrique, détectée par FMR (sections
2a, 2b). Dans les milieux nano-poreux (section
3), l’interaction entre les pores via l’élasticité
du milieu constituant les parois - identifiée
pour la première fois au sein de l’équipe - influe fortement sur la physisorption et la désorption.
Pour l’étude de ces systèmes, l’équipe
fait appel aux grands instruments (synchrotrons, GANIL) et aux instruments de proximité (microscopie champ proche, microscopie
électronique, ...), mais apporte aussi des instruments et des méthodes d’observation originaux, souvent développés au sein de l’équipe.
Citons les Résonances para- et ferro- magnétiques (RPE, FMR) y compris de surface (Projet SURFER) ; l’ensemble de physisorption
BET ; et la plateforme SAFIR basé sur
l’analyse par faisceaux d’ions issus d’un accélérateur Van de Graaff (section abc). Ces instruments sont ouverts à l’utilisation extérieure.
1) Matériaux pour la microélectronique :
diffusion, croissance et défauts
1400
2 heures
4 heures
8 heures
1200
Ganem Jean-Jacques, Trimaille Isabelle, Deville-Cavellin Catherine, Von Bardeleben Jurgen, Cantin Jean-Louis, D’Angelo Marie,
Vickridge Ian, Jedrecy Nathalie, thésard :
Geetanjali Deokar, post-doc : Hoshino Yasushi
Références : [2, 8, 9, 12, 13, 16, 17, 24, 25, 31,
41, 43, 44, 47, 48, 56, 66, 67, 68, 80, 87]
Coups
1000
800
600
400
200
a) Défauts et interaction magnétiques
dans des composés semi-conducteurs
0
150
160
170
180
190
200
E (keV)
p
Nos études des différents systèmes semi-conducteurs par résonance paramagnétique électronique (RPE) portent sur des
échantillons massifs, des couches minces ou
encore des nanoparticules. Elles concernent
par exemple l’identification des défauts intrinsèques créés par irradiation dans des monocristaux de SiC ou de GaN, la recherche de
la nature des interactions magnétiques dans
les couches épitaxiales de ZnO fortement dopés avec des métaux de transition (Mn,Co))
dans lesquelles nous avons mis en évidence
l’origine extrinsèque du ferromagnétisme,
l’étude de l’effet de taille sur des propriétés
paramagnétiques des ions Mn dans des nanoparticules de ZnO ou encore l’étude des défauts intrinsèques à spin S=1 dans les nanoparticules de diamant.
Fig.1. Courbes d'excitation de la réaction nucléaire résonante 18O(p,)15N à 151 keV obtenues
sur des structures Si16O2(109nm)/6H-SiC (0001) oxydées sous 18O2 à 1100°C, pendant 2, 4 et 8
heures, mettant en évidence le marquage en 18O
du volume de l'oxyde.
400
(a)
30 min
240 min
Counts
300
200
100
b) Mécanismes de croissance thermique
de la silice sur SiC
0
150
155
160
Ep (keV)
Les propriétés électroniques et de conduction thermique du SiC en font un semiconducteur alternatif prometteur pour les
futurs composants, notamment pour les applications de puissance et de haute fréquence.
Une des raisons de son succès est que l’on est
capable de former par oxydation thermique à
sa surface une silice naturelle, de bonne qualité, débarrassée de présence de carbone. Toutefois, les mesures électriques révèlent par piégeage de charges la présence de défauts de
volume dans la silice formée ainsi qu’à
l’interface SiO2/SiC.
Notre étude de la croissance de la silice
sur SiC en réalisant des expériences de traçage isotopique associées à des mesures de
profils de concentrations d’isotopes à haute
résolution en profondeur par réaction nucléaire (Plateforme SAFIR) a montré que
l’oxygène moléculaire diffuse en position interstitielle dans la silice et réagit à l’interface
pour former le nouvel oxyde. Contrairement
Fig.2. Courbes d'excitation de la réaction nucléaire
résonante 18O(p,)15N à 151 keV obtenues sur des
structures Si16O2(103nm)/Si(100) oxydées sous
une pression de 100 mbar de C18O, à 1100°C,
pendant 30 et 240 minutes. Deux processus
d'échange contribuent à chaque courbe : un
échange de surface aux basses énergies et
l'échange de volume aux plus hautes énergies,
modélisé par l'équation ci dessus.
au cas de l’oxydation thermique du Si, nous
montrons un échange d’atomes d’oxygène provenant du gaz avec ceux de la silice, qui est dû
à l’exo-diffusion de CO produit à l’interface,
accompagné de réactions d’échanges dans la
silice.
Pour aller plus loin dans la compréhension des mécanismes de transport d’espèces
qui ont lieu durant la croissance, notamment
le rôle du CO, nous avons engagé un programme de recherche sur la diffusion assistée
thermiquement de CO à travers une couche de
110
Influence de la concentration en
trous. Le modèle Zener prévoit une dépendance des propriétés FM avec la concentration
des trous. Nous avons tiré profit de la possibilité de passiver l’activité électrique de
l’accepteur Mn dans GaAs par hydrogénation
pour obtenir des couches avec des concentrations en trous variant de 1019 à 1021cm-3 pour
un même dopage magnétique de x=0,07. Nous
avons vérifié la dépendance prédite pour M,
Tc et k2L avec la concentration en trous. Ces
résultats semblent prometteurs pour la réalisation d’un transistor SpinFET (contrat CNano 2009).
Augmentation de Tc. Différents modèles prévoient une température critique
proche de 300K pour des couches fortement
dopées en Mn (x>0,10). Nous avons étudiés
des couches dopées jusqu’à x=0,25. Nos résultats montrent que le dopage effectif est très
inférieur en raison de la formation de Mn
interstitiels (non magnétiques) et la précipitation de cluster de MnAs. Nous avons déterminé dans un cas (x=0,10) l’exposant critique
=0,407 et identifié une autre cause de la limitation de l’augmentation de Tc : le faible
libre parcours moyen des trous.
Amortissement de la précession de
l’aimantation (facteur de Gilbert). Nous
avons effectué une première étude détaillée
des facteurs de Gilbert dans GaMnAs. Nous
avons montré qu’ils sont très faibles (a=0.003)
et présentent une anisotropie qui dépend de la
température. Nous avons analysé les largeurs
des modes uniformes mesurées à différentes
fréquences microonde et analysés des ondes
de spin.
Multicouches FM/NM/FM. Des multicouches telles que GaMnAs / GaAs / GaMnAs
sont intéressantes pour des études de magnétorésistance tunnel (TMR). La spectroscopie
RFM est particulièrement adaptée à la détermination des coefficients d’anisotropie des
deux couches magnétiques. Ces informations
sont nécessaires pour la modélisation des résultats TMR.
Bicouches FM/FM. Les bicouches
MnAs/GaMnAs d’épaisseur nanométriques
constituent un système intéressant pour
l’étude du couplage magnétique par échange
entre un métal et un semi-conducteur magnétique. Nous avons étudié par RFM et SQUID
l’influence du couplage sur les champs coercitifs de GaMnAs et déterminé le « exchange
bias field. ». En raison de l’anisotropie intrinsèque très élevée de MnAs en phase  nous
avons effectué des mesures RFM à haute fré-
silice formée sur silicium. Le double traçage
du monoxyde de carbone en 13C et 18O à pu
mettre en évidence très clairement que le CO
diffuse sous forme moléculaire dans le réseau
de la silice et réagit à l’interface pour former
de la silice et des nano-cristaux de SiC à
l’interface (section 4c). Le transport de CO
dans la silice s’accompagne d’une réaction
d’échange entre l’oxygène de la silice et
l’oxygène de la molécule diffusante. Grâce à la
très bonne sensibilité et l’excellente résolution
en profondeur des mesures nucléaires, nous
avons pu établir un modèle de transport qui
rend compte, avec un excellent accord, des
résultats observés par l’expression caractérisant la concentration d’oxygène échangé en
fonction de la durée de traitement et de la
profondeur.
2) Magnétisme des nanosystèmes
Cantin Jean-Louis, Von Bardeleben Jurgen,
Jedrecy Nathalie, thésards : Khazen Khashayar, Cubukcu Murat. Références : [4, 5, 10,
26, 29, 30, 49, 51, 57, 64, 69, 70, 77, 89]
Les propriétés ferromagnétiques (FM)
des semi-conducteurs III-V :Mn se distinguent
de celles des systèmes métalliques classiques
en raison de leur faible et contrôlable concentration en ions magnétiques, du couplage magnétique avec les trous qui rend crucial la
structure de la bande de valence, et de la
faible et contrôlable concentration des porteurs. Ces propriétés rendent ces matériaux
intéressants pour l’électronique de spin car
elles permettent d’envisager une manipulation originale des anisotropies magnétiques
par différentes voies.
Nous avons étudiés différents aspects
du magnétisme des films minces de GaMnAs
et GaMnAsP obtenues par MBE sur GaAs
dont les propriétés sont généralement interprétées dans un modèle dit « Zener cinétique ».
a) Ga1-xMnxAs
Anisotropie magnéto cristalline. La
variation du dopage en Mn (0.05<x<0.20)
permet de modifier l’aimantation à saturation
de ces couches et introduit différentes contraintes biaxiales qui changent les coefficients
d’anisotropie magnétique (k2L, k2//, k4L, k4//)
dans une large gamme. Il est ainsi possible
d’obtenir des couches avec une anisotropie
perpendiculaire ou parallèle au plan du film
en choisissant la concentration en Mn et la
composition du substrat GaInAs.
111
quence (190 GHz) afin de déterminer les coefficients d’anisotropie.
ont montré qu’il est possible d’accéder à des
températures d’ordre magnétique élevées par
le biais de nano-inclusions métalliques (Co) à
forte anisotropie de forme. Des valeurs
d’aimantation à saturation supérieures à 100
kAm-1 et des cycles d’hystérésis présents
jusqu’à 250 K peuvent par ce biais être obtenus. Les inclusions de Co responsables de ce
comportement sont des nano-colonnes de 4 nm
de diamètre et de hauteur jusqu’à 60 nm,
orientées suivant l’axe de croissance. Pour une
inclusion sphérique aimantée mono-domaine
de 5 nm de diamètre, la température de blocage est de l’ordre de 100 K. Pour une inclusion colonnaire, cette température peut monter jusqu’à 300 K. Les nano-colonnes insérées
dans une matrice SC pourraient aussi conduire à une magnéto-résistance géante anisotrope, intéressante pour les applications.
Il est intéressant ici de mentionner pour
le système ZnCoO la tendance à la décomposition spinodale ZnO-CoO dans le cas de
couches ultra-minces (qq. mono-couches). Un
résultat frappant est la stabilisation de clusters
CoO
nanométriques
antiferromagnétiques avec la structure wurtzite
de ZnO.
b) Ga1-xMnxAs1-yPy
L’extension de nos études aux alliages
quaternaires offre de nouvelles perspectives
pour la manipulation des propriétés magnétiques de ces couches. En effet, en jouant sur
la concentration en P, il est possible de modifier le gap, le paramètre de maille et les propriétés électriques du Mn.
Anisotropie magnéto cristalline.
Nous avons montré que pour une concentration de Mn fixe (x=0,10) la variation de la
teneur en P entre y=0 et y=0,18 permet une
variation continue de la contrainte uniaxiale
de -0,03 à +0,03 accompagnée d’un changement d’axe de facile aimantation. Ceci permet
la réalisation de tricouches avec des géométries variables. Nous avons identifié le cas
intéressant d’un dopage en P particulier qui
donne lieu à une couche avec de très faibles
barrières
pour
le
retournement
de
l’aimantation.
Magnétisme et mécanisme de conduction. L’origine de l’ordre FM dans GaMnAsP est interprétée dans un modèle Zener
basé sur la médiation par les porteurs libres
(conductivité métallique) de l’ordre magnétique. La variation du niveau accepteur du
Mn avec la concentration en P nous a permis
d’induire une transition vers une conduction
par bande d’impuretés dès que y>0.15. Ceci
modifie profondément les propriétés magnétiques des couches. En particulier la Tc et le
coefficient d’anisotropie uniaxiale k2L diminuent fortement.
Manipulation de l’anisotropie par
un champ électrique. La dépendance de
l’anisotropie magnétique combinée avec le
caractère semi-conducteur permet a priori de
renverser l’aimantation par un champ électrique grâce à la déplétion de la couche FM.
Nous avons étudié par RFM sous polarisation
deux systèmes différents : des bicouches ferroélectrique / GaMnAs et des systèmes MOS
métal / diélectrique / GaMnAs. Ces études
sont encore en cours.
d) Magnétisme de surface
Des résultats particulièrement marquants ont été obtenus sur la surface reconstruite d’un monocristal BaTiO3(001) qui est
un ferroélectrique pur. De par l’arrangement
remarquable des atomes [terminaison par une
bi-couche TiO2 comme pour SrTiO3(001)-(1x1)
mais avec un atome Ti sur deux au centre
d’une
pyramide
tétragonale
régulière
d’atomes oxygène], la surface deviendrait métallique et magnétique. L’exaltation des propriétés magnétiques en surface est également
observée dans le cadre du système O/Fe(001).
3) Adsorption de gaz dans les solides poreux et transitions de phase de fluides
confinés.
Grosman Annie, Références : [27, 34, 52, 63,
72, 76]
Nous menons une étude fondamentale
de l’adsorption et des transitions de phase de
fluides confinés dans les matériaux mésoporeux (taille de pore ≥ 2nm) qui sont au cœur
de problématiques très actuelles comme le
stockage, la séparation moléculaire ou encore
la catalyse. Nous cherchons en particulier à
comprendre l'origine de l'irréversibilité des
c) Ferromagnétisme à l’ambiante dans
ZnO par nano-colonnes de Cobalt
Un verrou technologique majeur dans le
domaine de l’électronique de spin est
l’intégration directe dans les dispositifs semiconducteurs de matériaux couplant charge et
spin fonctionnels à l’ambiante. Nos études sur
des couches ZnO fortement dopées en cobalt
112
cycles isothermes d'adsorption-désorption de
gaz.
Nous utilisons un appareil d'adsorption isotherme de gaz équipé de capteurs de
pression de 1mHg, 10 et 1000 mmHg, sur
lequel nous avons adapté un système de réfrigération cryogénique composé d'un compresseur (He, 200 bars) connecté via un module
extenseur à un cryostat qui permet de travailler à température constante (± 0,1K) de 16K à
l'ambiante.
Nos résultats remettent en cause les
modèles proposés depuis près d'un siècle pour
expliquer le mécanisme de désorption.
Ces modèles sont basés sur l'idée suivante. L'évaporation d'un fluide contenu dans
un solide poreux ne peut se faire que par la
création d'un chemin de vapeur de la périphérie vers l'intérieur du solide via la propagation
de ménisques concaves. Pour un solide désordonné fait de cavités interconnectées par des
étroitures, les cavités se remplissent au travers des étroitures déjà pleines, par contre la
désorption des cavités ne peut se faire
qu’après vidage des étroitures (effet 'poreblocking'). Les cavités ne se vident pas indépendamment les unes des autres mais par un
phénomène de percolation et la source de
l'interaction est l'interconnexion. L’hystérèse
est triangulaire (type H2 dans la classification
IUPAC) avec une branche de condensation à
pente douce reflétant la Distribution de Taille
(DT) des cavités et une branche de désorption
plus raide dont la pente est une fonction complexe du réseau d'interconnexions. Si le solide
est composé de pores à section constante et
non interconnectés, il n'y a pas d'obstacle à
l'évaporation qui se fait alors à l'équilibre
thermodynamique par la propagation de ménisques concaves. Les pores se vident indépendamment les uns des autres et l’hystérèse
a des branches parallèles dont la pente reflète
la DT des pores (type H1).
En contradiction avec ces modèles,
nous avons montré que les pores rectilignes,
non interconnectés, à sections cylindriques
(silice poreuse amorphe) ou polygonales (Si
poreux cristallin), ne se vident pas indépendamment les uns des autres [27]. Dans le cas
du Si poreux qui a une large DT des pores,
l'hystérèse a même une forme triangulaire
très semblable à celle trouvée dans les solides
très désordonnés.
Ainsi, que la matière soit ordonnée ou
désordonnée, il existe un couplage à
l’évaporation
qui
n’est
pas
dû
à
l’interconnectivité entre pores. Ce résultat
soulève deux questions, (i) celle de l’origine de
ce couplage et (ii) celle de la validité de l’effet
'pore-blocking'.
(i) Nous avons proposé que le paramètre de couplage soit la déformation élastique des parois des pores. Nous avons développé un modèle thermodynamique prenant
en compte cette déformation (10-4-10-3) induite
par l'adsorption, paramètre toujours négligé
dans cette physique. Nous avons montré que
l'énergie élastique de surface qui est proportionnelle à la déformation est une composante
majeure de l'énergie libre totale. Sur le plateau de saturation de l'hystérèse, quand on
diminue le potentiel chimique de la vapeur, le
solide se contracte et l'énergie de surface
augmente. Il existe donc une barrière
d’énergie à l’évaporation [34].
Nos études expérimentales des isothermes dans des couches de Si poreux supportée et détachée de leur substrat montrent
que la contrainte du substrat modifie la déformation et donc le processus d'adsorption
[52, 63].
(ii) Pour tester l'idée ancestrale que
l'évaporation d'un solide poreux se fait de la
périphérie vers l'intérieur, nous avons reproduit artificiellement une géométrie en forme
de bouteille en faisant des couches de Si poreux superposées Si/B/A où les diamètres des
pores de A sont plus petits que ceux de B. La
couche B se vide à travers la couche A, remplie de la phase dense, comme si elle était
seule en contact avec le réservoir de gaz. La
couche B se vide donc par cavitation même en
dessous du point de fusion (montré dans le cas
de N2 et Ar). Il n'est donc pas nécessaire de
créer un chemin de vapeur [72].
La nucléation de bulles de gaz ne se
fait pas au sein du liquide (cavitation homogène) mais à la surface des parois (cavitation
hétérogène). L’angle de contact, , d’une bulle
à la surface d’une paroi étant > π/2, la structure des interfaces solide-liquide et solidevapeur est telle que la différence entre les
énergies de surface correspondantes est positive. Or, les énergies de surface sont intimement liées à l'état de déformation du solide et
ce signe positif est en accord avec les déformations des solides poreux qui se contractent en
présence d'un liquide sous tension et se dilatent en présence d'un adsorbat. La déformation élastique des solides poreux interdit donc
la propagation de ménisques concaves (<
π/2) et favorise la nucléation hétérogène de
bulles de gaz.
Les conséquences de ces résultats sur
la caractérisation des solides poreux sont de
taille. Les méthodes d'analyse quantitative
113
qui proposent d'estimer la taille des pores à
partir de la branche de désorption (supposée
se faire via la propagation de ménisques) sont
caduques. La pression de condensation qui
dépend de la taille des pores mais aussi de la
déformation n'est pas non plus un bon critère.
La classification IUPAC basée sur la forme
des hystérèses doit être revue, les types H1,
H2 apparaissant simplement caractéristiques
de la DT des pores.
Nous avons commencé avec M. W.
Cole (PennState University) à formuler une
interprétation physique de nos résultats dans
des géométries de pores 'fente' [76].
par AES [62]. Celle-ci a montré que la valeur
de NC, en fait d'origine cinétique, augmentait
avec la densité de marches, qui favorise une
interdiffusion Al-Ni. D'autre part, notamment
par des mesures fines de paramètres de
maille, nous avons montré, pour ces couches
minces, un élargissement en concentration du
domaine l'existence de la phase L12 Ni3Al par
rapport à celui du diagramme de phase de
volume, et des distorsions "concentration dépendantes" de la maille de la phase B2 NiAl.
D'autre part nous avons réussi à élaborer, de façon reproductible, une couche ultramince d'alumine directement épitaxiée sur
Ni(111). Analysée dans un premier temps, en
LEED [33], comme de type (5√3x5√3)R30°,
cette structure, a été précisée en 2010 par G.
Prévot et al., par STM, la trace dans le plan
de surface de la maille unité étant un rectangle sixton (rapport √3 entre longueur et
largeur). En collaboration avec ce dernier, par
diffraction de rayons X en incidence rasante
(GIXD) avec le rayonnement synchrotron de
l'ESRF, nous venons de préciser complètement les positions atomiques des 92 atomes
(40 d'Al et 52 d'O) de la maille unité de cette
alumine [84]. Sa structure est étonnamment
proche (quoique plus simple-voir plus haut) de
celle, obtenue sur divers substrats, par
exemple sur NiAl(110). Nous pensons donc
que cette structure, avec un empilement substrat/Al16/O24/Al24/O28 dans la maille unité
(18,23 Å × 10,53 Å) R0° est quasi"archétypique" de l'alumine en couche ultra-
4) Structures particulières aux interfaces
a) Couches ultraminces épitaxiées d'alliages et d'oxydes obtenues après dépôt
d'Al sur Ni(111)
Schmaus Didier, Références [11, 33, 61, 83]
Nos précédentes études sur la formation de couches ultraminces d'alliages Al-Ni et
d'alumine après dépôt d'Al sur monocristal de
Ni(111) [11], avaient laissé quelques interrogations, concernant aussi bien les couches
d'alliages que d'oxyde. Nous avons donc poursuivi ces études, en collaboration avec Geoffroy Prévot (INSP) et Séverine Le Moal (de
l'ICMMO d'Orsay).
L'oxydation de ces alliages conduit à
de l'alumine pure, qui les protège d'une corrosion ultérieure. D'autre part les couches ultraminces d'alumine épitaxiées constituent
des systèmes modèles, tant pour leur étude
propre (structure particulière, d'épaisseur
fixe) que comme support d'agrégats métalliques. De telles couches sont étudiées par
plusieurs autres groupes avec différentes
faces de monocristaux massifs d'alliages AlNi. Nous avons choisi de les former sur du
Ni(111) pour rendre la situation plus simple :
pas d'atomes d'Al dans le substrat qui, de
plus, est de symétrie ternaire.
Pour les couches d'alliages Al-Ni nous
avions montré, essentiellement par RBScanalisation, l’existence d’une transition de
croissance de part et d'autre d’une "épaisseur
critique" NC après recuit à 750 K, des dépôts
d’Al/Ni(111) d’épaisseurs inférieure ou supérieure à NC conduisaient respectivement soit à
une couche de Ni3Al (111) soit à une couche de
NiAl(110) sur une couche de Ni3Al(111)
d'interface. Ces résultats ont été complétés
par une étude menée par diffraction d'électrons lents à profil de taches (SPALEED) et
mince et que le rapport 3 caractérisant la
maille unité est à relier à la superposition
quasi-parfaite des deux plans centraux
O24/Al24, compacts et de symétrie hexagonale,
les atomes d'O étant situés sous des atomes
d'Al en sites tétraédriques ou pyramidaux.
b) Couches minces de solutions solides
Nb-V à gradient latéral de concentration
Schmaus Didier, L'Hoir Alain, Référence [75]
Un gradient latéral de concentration
permet de faire varier le paramètre de maille
d'une solution solide et d'offrir, pour l'épitaxie,
un substrat à "paramètre de maille ajustable".
Cette étude, menée en collaboration avec Olivier Fruchart (Institut Néel-Grenoble), portait
sur des couches d'une dizaine de nm d'épaisseur de solutions solides Nb-V (épitaxiées sur
alumine massive), dont la composition et la
qualité cristalline ont été précisées par RBS et
canalisation [5].
114
c) Mécanismes de croissance et propriétés de nanocristaux de SiC épitaxiés sur
Si
D’Angelo Marie, Deville-Cavellin Catherine,
Ganem Jean-Jacques, Trimaille Isabelle,
Vickridge Ian, thésard : Deokar Geetanjali,
Références [53, 81, 86]
mation de SiO2 et d’oxydes intermédiaires
SiOxC
L’analyse de tous ces résultats, complétés par la croissance sur surface vicinale permet de proposer un scénario du mécanisme de
croissance de SiC à l’interface SiO2/Si (thèse
G. Déokar).
Le SiC est un semiconducteur dont les
propriétés sont attrayantes de plusieurs
points de vu (voir section 1b) par rapport au
silicium, et de plus, les nanocristaux de semiconducteurs suscitent un intérêt croissant
pour des applications telles que les cellules
mémoires non-volatiles ou les diodes LED.
Nous avons cherché à comprendre les
mécanismes de formation de nanocristaux de
3C-SiC, par recuit sous CO et CO2 de plaquettes de silicium oxydé. Cette technique
permet de recouvrir entièrement la surface de
Si de nanocristaux ce qui peut servir de base à
l’élaboration de films plus épais de SiC. Une
post-oxydation permet d’enrober les nanocristaux de SiC dans une matrice de silice pour la
fabrication de capacités ou de MOSFET.
Une étude systématique a été faite de
l’effet de température, temps et pression sur
la densité et la taille des cristaux en faisant
appel à de multiples techniques d’analyse
(SEM, TEM, SIMS, XPS…).
De plus, nous avons utilisé des gaz
marqués (13C18O, 13C18O2, 18O2) et les réactions
nucléaires spécifiques du 13C et de l’18O, pour
doser avec grande précision le carbone et
l’oxygène apportés par le gaz dans
l’échantillon en s’affranchissant des contaminations. Par un balayage en énergie du faisceau, nous avons déterminé les profils de concentration de l’oxygène et du carbone dans
l’échantillon (Narrow Resonance Profiling).
Des mécanismes d’échange d’oxygène
entre le CO/CO2 et la silice ont été mis en
évidence. Nous avons démontré que CO/CO 2
diffuse sous forme de molécule dans la silice et
déterminé la valeur des coefficients de diffusion.
Pour suivre les premiers stades de formation des nanocristaux, une chambre de
préparation UHV s’adaptant sur la ligne
TEMPO du synchrotron SOLEIL a été réalisée. Nous l’avons mise en place avec succès en
novembre 2010. Des échantillons ont été réalisés in situ et nous avons suivi l’évolution des
niveaux de cœur, C1s, O1s et Si2p, par photoémission lors des premiers stades du traitement de Si(111), nu ou protégé par quelques
nanomètres de silice. Les résultats montrent
que la formation de SiC s’accompagne de for-
d) Structure atomique, propriétés électroniques des surfaces et interfaces de
SrTiO3
D’Angelo Marie. Référence [85]
SrTiO3 (STO) est un oxyde de type pérovskite présentant de nombreux intérêts qui
ont motivé son étude. Parmi ces propriétés, on
peut citer une constante diélectrique élevée
qui fait de lui un bon candidat comme oxyde
de grille des transistors MOS ou pour des
condensateurs
planaires
MIM
(Métal/Isolant/Métal). Il est aussi utilisé comme
substrat pour la croissance de supraconducteurs à haute température critique ou de
GaAs. D’un point de vue plus fondamental,
des propriétés « exotiques » du titanate de
strontium ont été récemment mises en évidence dans la littérature : existence d’un gaz
bi-dimensionnel d’électrons à l’interface avec
LaAlO3 ou à la surface des cristaux de STO
clivées sous vide. De plus, des calculs ab-initio
prévoient la métallisation de la surface
STO(100) sous l’effet d’un dépôt d’hydrogène.
Ces résultats théoriques restant sans vérification expérimentale, nous avons mis en œuvre
des mesures en photoémission résolue en
angle sur la ligne TEMPO du SOLEIL. Ils
confirment
l’apparition
d’un
gaz
2D
d’électrons induit par l’adsorption d’hydrogène
sur la surface de l’oxyde. Ces résultats, corrélés avec des mesures de transport, nous permettent de plus d’affirmer que le système est
dans le régime de conduction métallique et
que le libre parcours moyen des électrons est
de l’ordre de 2nm à température ambiante.
5) Interactions particules-matière
L’Hoir Alain, Schmaus Didier, Ganem JeanJacques, Trimaille Isabelle, Vickridge Ian
Références : [6, 32, 54, 59, 79, 88]
Comprendre et maîtriser la physique
des interactions entre particules rapides et la
matière condensée permet l’exploitation et
développement de techniques originales
d’analyse par faisceaux d’ions sur la plateforme SAFIR. Ainsi, nous cherchons à appro115
b) Pulvérisation en canalisation
Nous avons mis en évidence des effets
directionnels sur le rendement Y et la nature
des ions pulvérisés, pour des ions Pb72+, Pb56+
de 29 MeV/A, et Pb28+ de 6.5 MeV/A produits
par le GANIL, canalisés (axe [101]) dans un
cristal mince de Ge. La perte d'énergie des
ions Pb est mesurée à l'aide du spectromètre à
haute résolution SPEG. En faisant des sélections dans le spectre de perte d'énergie de ces
ions, via des simulations de Monte-Carlo,
nous avons pu relier Y à la perte d'énergie S
des ions Pb dans les premiers nanomètres du
cri stal Ge : S dépend fortement de la distance
ion-rangée cristalline à l'entrée dans le cristal
[DS1], [DS1bis]
fondir et à adapter nos connaissances des
phénomènes d’interactions particules-matière
dans le cadre des techniques d’analyse existantes ou en développement au laboratoire
(par exemple la Medium Energy Ion Scattering).
a) Effet de vicinage pour clusters
d’hydrogène.
L’utilisation d’un faisceau de clusters de
protons d’énergie Ep/proton au lieu de protons
d’énergie Ep pour le profilage par résonances
étroites devrait permettre l’accès à cette méthode avec des accélérateurs ne pouvant pas
descendre en énergie jusqu’à Ep. Les clusters
se dissocient dès leur entrée dans la matière,
et leurs constituants se séparent sous
l’influence des forces Coulombiennes. Les
clusters, comme les protons, perdent leur
énergie le long de leur trajet par interaction
avec les électrons de la matière mais chaque
proton dans un cluster interagit avec une matière perturbée par la présence de ses voisins
et perd plus d’énergie par unité de longueur
qu’un proton isolé – c’est l’effet de vicinage.
Du fait que l’énergie d’une particule à une
profondeur donnée dépend seulement de la
quantité de matière traversée, la compréhension de la dynamique de l’explosion de la molécule, (à l’échelle de la picoseconde), devrait
permettre en plus de connaître la densité de
la matière traversée.
Les mesures de cette dynamique ont été
effectuées dans le passé en regardant les
fragments des clusters après passage à travers des couches minces, ce qui ne donne
qu’une vision intégrale du processus. En sondant le processus avec des résonances nucléaires
étroites
(18O(p,)15N
keV
et
15N(p,)16O à Ep=151 et 429 keV respectivement), nous avons pu observer le processus
pour la première fois avec une excellente résolution en profondeur, et donc temporelle, à
partir des tous premiers stades de cette dynamique à la surface du solide, où l’effet de
vicinage est le plus prononcé. Une analyse
détaillée de ces observations dans le cadre de
la réponse diélectrique de la matière a permis
de montrer que l’influence des fluctuations en
énergie interne des molécules et des fluctuations de la perte d’énergie des protons est
importante.
Nous
en
concluons
que
l’utilisation des clusters pour l’analyse par
faisceaux d’ions à haute résolution en profondeur ne sera simple que dans les premiers
nm.
Rayonnement
miques
et
attractivité
acadé-
Thèses en cours :
 Deokar Geetanjali, « SiC nanocrystals :
growth mecanismes and physical properties », dir. C. Deville-Cavellin
Liste des professeurs et chercheurs invités
UFRGS,
Shubeita Samir
2010
Brésil
Liste des post-docs
Benzeggouta Dhafira
Hoshino Yasushi
Le Pevedic Séverine
2010-2012
2008
2007
Publications
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Articles non référencés dans le Web of
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[C1] « Second Research Coordination Meeting
on Development of a Reference Database for
Ion Beam Analysis, IAEA Headquarters, Vienna, 18-21 June 2007 » ; I. Vickridge and O.
Schwerer. International Nuclear Data Committee Report INDC (NDS)-0511, Vienna,
2007.


Livres (ou chapitres des livres)
[L1] Ganem Jean-Jacques, Trimaille Isabelle,
« Oxydation du silicium et du carbure de silicium », dans « Implantation ionique et traitements thermiques en technologie silicium »,
2011, Lavoisier.
[L2] Ganem Jean-Jacques, Trimaille Isabelle,
« Silicon and Silicon Carbide Oxidation », dans
« Silicon Technologies, Ion Implantation and
Thermal Treatment » 2011, ISTE et John Wiley and Sons.
[L3] J.C.Bourgoin, H.J. von Bardeleben, « Defects in Gallium Arsenide » Chapter 22 in
« Defects in Microelectronic Materials and
Devices » ed. by D.M. Fleetwood, S.T. Pantelides, and D. Schrimpf CRC Press, Taylor
and Francis (2009)
[L4] F.G. Baranov and H.J. von Bardeleben
editor d'un volume spéciale « Semiconductors
as studied by Magnetic Resonance Methods »,
Applied Magnetic Resonance Vol 39 (2010)
[L5] J.L.Cantin, H.J. von Bardeleben, F. Gendron « La Résonance Ferromagnetique: Fondements et Applications » chapitre 1 dans "La
spectroscopie de la résonance paramagnétique
électronique: Applications" ed. Par P. Bertrand, Grenoble Sciences à paraître 2012
[L6] P. Soukiassian, M. D’Angelo, H. Enriquez
and V.Yu. Aristov, “Advanced Materials Research with 3rd Generation Synchrotron
Light” In « Brilliant light in life and material
sciences », p.317 (2007) Kluwer Academic
Publisher, The Netherlands
[L7] G. Vizkelethy, G. Battisitig, I. Vickridge,
M. Nastasi, J. R. Tesmer, Y.Q. Wang, Chapter
6 « Nuclear Reaction Analysis: Particle–
Particle Reactions »,. In Modern Handbook of
Ion Beam Analaysis 2nd Edition. 2010. Materials Research Society, USA.

Ni(111) » ; Le Pevedic Séverine, thèse
UPMC, 2007
« Ferromagnetic Resonance Investigation
of GaMnAs Nanometric Layers » ; Khazen
Khashayar ; thèse UPMC, 2008
« Nanostructures ferromagnétique : une
étude par résonance magnétique » ;
Cubukcu Murat ; thèse UPMC, 2010
« Etude fondamentale du phénomène
d’adsorption dans les matériaux poreux.
Influence de la déformation élastique sur
les processus de condensation et
d’évaporation » ; Grosman Annie, HDR
UPMC, 2011
Conférences invitées dans congrès
 « Ultra-thin film and interface analysis
with beams of rapid ions.” I. Vickridge, JJ. Ganem, I. Trimaille, Y. Hoshino. Conférence Pléniaire Invitée au congrès AMN3,
Advanced Materials and Nanoscience III,
Wellington, Nouvelle Zélande, 11-15 février 2007.
 « La spectroscopie de résonance magnétique appliquée aux matériaux pour la
Spintronique. » H-J. Von Bardeleben, J-L.
Cantin, Kh. Khazen, M.Cubukcu Réunion
annuelle de l’association de RPE en
France (ARPE), 2008
 « Recombination enhanced diffusion in
semiconductors. » H-J. Von Bardeleben.
2ème Réunion Physico-chimie des matériaux iono-covalents sous irradiation, Paris 2008
 « Ferromagnetism versus Paramagnetism
in ZnCoO thin films » N. Jedrecy, Invited
seminar, Max-Planck-Institut für
MikrostrukturPhysik, Halle (Allemagne)
20 Octobre 2008
 « SiC nanocrystals formation at the
SiO2/Si interface » I. Vickridge, M.
D’Angelo, C. Deville Cavellin, J-J. Ganem,
I. Trimaille, Y. Hoshino. 5th International
Workshop on High-Resolution Depth Profiling, Kyoto, Japan, November 15-19,
2009
 M. D’Angelo, C. Deville Cavellin, I. Trimaille, J-J Ganem, I. Vickridge. IUPAC
5th International Symposium on Novel
Materials and Synthesis (NMS-V), 19th
International Symposium on Fine Chemistry and Functional Polymers (FCFPXIX), Shanghai, 18-22 October, 2009
 « Assessment of deuteron-induced nuclear
reaction cross sections for analysis of 13C
and 15N by ion beams » I. Vickridge.
Conférence Invitée. Third Research Coordination Meeting on Development of a
Thèses et HDR

« Ingénierie des défauts intrinsèques et
métaux de transitions dans les propriétés
photoréfractives et magnétiques des semiconducteurs II-VI » ; Ben Mahmoud
Aroussi, thèse UPMC, 2007
 « Etude de la formation et de l’oxydation
de couches minces d’alliages Al-Ni après
dépôt d’Al sur un monocristal de
122







Reference Database for Ion Beam Analysis, IAEA Headquarters, Vienna, 27-30
April 2009.
« 100 years of backscattering experiments » Hans Henrik Andersen, G. Amsel,
I. Vickridge. Conférence Invitée
d’Ouverture en hommage à Ernest, Lord
Rutherford of Nelson. International Conference on Ion Beam Analysis, 7-11 September 2009, Cambridge (UK).
« ZnCoO Thin films: Ferromagnetism at
high temperature by embedded Co nanocolumns » N. Jedrecy Villa Conference on
Complex Oxide Heterostructures, Santorini (Grèce) 14-18 Juin 2010
« Influence of Elastic Strains on the Adsorption Process in Porous Materials.
Thermodynamics and Experiment » A.
Grosman, C. Ortega Workshop Adsorption
in Compliant Nanoporous Solids. Theory,
Simulation, and Experiments. Chimie
Paris-Tech, ENS, Paris, 9-11 Juin 2011.
« Influence of elastic strains on the adsorption process in porous materials » A.
Grosman, C. Ortega. Workshop Adsorption at the Nanoscale: A New Frontier in
Fundamental Science and Applications.
University of Missouri, Columbia, USA,
22-24 Sept. 2011.
« BaTiO3-based Artificial Multiferroic
Thin Films »N. Jedrecy, XI International
Conference on Nanostructured Materials,
NANO 2012, Rhodes (Grèce) 26-31 Août
2012
« Manipulation of Ferromagnetism in Ferromagnetic Semiconductors » H-J. Von
Bardeleben, J.L.Cantin. VII Rencontre
Franco-Espagnole sur la Chimie et la
Physique de l’Etat Solide, Paris 2012
« 3-5 Ferromagnetic Semiconductors : the
issue of magnetic anisotropies and beyond » H-J. Von Bardeleben, M. Cubukcu,
K.Khazen, J-L. Cantin Workshop on Spin
transport in Solids, Beijing (2010)








Conférences orales dans congrés
 « Preparation and characterisation of a
13C target for 13C(d,p) cross section measurements » ; I. Vickridge, M. D’Angelo, C.
Deville, D. Ledu Second Research Coordination Meeting on Development of a Reference Database for Ion Beam Analysis,
IAEA Headquarters, Vienna, 18-21 June
2007
 « About the Intrinsic or extrinsic ferromagnetic behaviour of polyol made ZnCoO
nanocrystals ». S.Ammar, F.Fievet, H-J.
Von Bardeleben, A.Mauger 52 Int. Conf.


123
on Magnetism and Magnetic Materials,
Tampa 2007
« Ferromagnetic Resonance Study of
MnAs/GaMnAs bilayers ». M.Cubukcu, HJ. Von Bardeleben, Kh. Khazen, J-L. Cantin, al 53 Int. Conf. on Magnetism and
Magnetic Materials, Austin 2008
« Magnetization relaxation and inhomogeneity in annealed GaMnAs epitaxial
layers ». Kh. Khazen, M.Cubukcu, H-J.
Von Bardeleben, J-L.Cantin. TMS Meeting: 50th Electronic Materials Conference,
Santa Barbara 2008
« Influence of elastic deformation of porous materials in ads-des process. A thermodynamic approach ». A. Grosman, C.
Ortega 5th Inter. workshop on Characterization of Porous Materials. From A to
millimeters. USA. 2009.
« Influence of elastic strains on the adsorption process in porous materials.
Thermodynamics and Experiment ». A.
Grosman, C. Ortega 7th Inter. Symp. on
Effects of surf. heterogeneity in adsorption
and catalysis on solids (ISSHAC 7). Pologne. 2009.
« Investigation of magnetic anisotropies in
ferromagnetic GaMnAsP thin films ».
M.Cubukcu, Kh. Khazen, H-J. Von
Bardeleben, J-L. Cantin, al 5th Int.School
and Confrenece on Spintronics and Quantum Information, Spintec, Cracovie 2009
« Ferromagnetic Resonance Study of
GaMnAsP thin films with variable P concentration ». M. Cubukcu, Kh. Khazen,
H.J. Von Bardeleben, J-L. Cantin EMRS
Fall Meeting, Varsovie 2009
« Influence de la déformation élastique de
la matière poreuse sur le processus
d’adsorption : approche thermodynamique
et expériences ». A. Grosman, C. Ortega.
Premières Rencontres de l’Association
Française de l’Adsorption. INSP, Paris.
2010.
« La dynamique de l’effet de vicinage étudiée par résonances étroites nucléaires ».
A. L’Hoir, J-J. Ganem, I. Trimaille, I.
Vickridge, 3e Rencontre "Analyse par faisceaux d'ions rapides", Namur, Belgique,
15 - 18 novembre 2010 (Présentation
orale).
« High frequency FMR spectroscopie of
thin MnAs epilayers gronn on (111) and
(100) GaAs ». M. Cubukcu, H-J. Von
Bardeleben, J-L. Cantin, N. Samarth APS
Springmeeting, Portland 2010
« Use of IBA techniques to understand
interaction of CO2 with thermally grown








SiO2 network and Si/SiO2 interface ». C.
Deville Cavellin, G. Deokar, M. D'Angelo,
I. Trimaille, J-J. Ganem, I. Vickridge, 20th
International Conference on Ion Beam
Analysis, Itapema, SC - Brazil, 10-15 avril
2011 (Présentation Orale).
« Vicinage Effect and Coulomb explosion
dynamics of hydrogen molecules in Silicon
Nitride Films ». L’Hoir, J. J. Ganem, I.
Trimaille, I. Vickridge 6th International
Workshop on High-Resolution Depth Profiling, Paris, France, 27-30 juin 2011 (Présentation orale)
« Investigation of oxygen exchange between CO2 and thermally grown SiO2
network by Narrow Resonance Depth Profiling » ; G. Deokar, M. D'Angelo, I.
Trimaille, J.J. Ganem, I. Vickridge, C.
Deville Cavellin, 6th International Workshop on High-Resolution Depth Profiling,
Paris, France, 27-30 juin 2011 (Présentation orale)
« Use of IBA techniques to understand
interaction of CO2 with thermally grown
SiO2 network and Si/SiO2 interface ». G.
Deokar, M. D’Angelo, C. Deville Cavellin
20th International Conf. on Ion Beam
Analysis, Itapema,SC (Brazil) –IBA-1015April, 2011
« Ferromagnetism in ZnCoO thin films:
the role of Co nanoclustering ». N. Jedrecy, H-J. Von Bardeleben, D. Demaille 11th
International Conference on Atomically
Controlled Surfaces, Interfaces and
Nanostructures, ACSIN 2011, St. Petersbourg (Russie), Octobre 2011
« Influence de la déformation élastique de
la matière poreuse sur le processus de désorption ». A. Grosman, C. Ortega Journées scientifiques de l’adsorption sur des
surfaces et dans des matériaux poreux
(Association Française de l’Adsorption).
Chimie ParisTech. 2011.
« Manipulation de l’anisotropie magnétique dans un semi-conducteur ferromagnétique GaMnAsP ». M. Cubukcu, H-J.
Von Bardeleben, J-L. Cantin,et al. Colloque Louis Neel, Brest 2011
« Influence of 10 degree off Si substrate on
growth of 3C-SiC nanocrystals » ; G. Deokar, M. D’Angelo, C. Deville Cavellin EMRS spring meeting 2012, Strasbourg, 14
May 2012
« Study of ion emission from germanium
crystal surface under impact of fast Pb
ions in channeling conditions ». A. L’Hoir,
C. Koumeir, S. Della Negra, P. Boduch, P.
Roussel-Chomaz, A. Cassimi, M. Cheval-
lier, C. Cohen, D. Dauvergne, M. Fallavier, D. Jacquet, B. Manil, J-C. Poizat, C.
Ray, H. Rothard, D. Schmaus, M.
Toulemonde Swift Heavy Ions in Matter,
Lyon, France, 2008
Organisation de manifestations scientifiques

Grosman
Annie.
Co-fondatrice
de
l’Association Fran¸caise de l’Adsorption
(AFA) et organtrice de sa première réunion en Juillet 2010.

A. Grosman, organisatrice des rencontres
de l’AFA (24-25 Mai 2012), Paris, Campus Jussieu

Equipe CONFID (Chair : I. Vickridge)
High Resolution Depth Profiling 6,
HRDP6, Paris June 27-30 2011

I. Vickridge (Chair: International Committee) 19th International Conference on
Ion Beam Analysis, University of Cambridge, UK, 7-11 September, 2009

I. Vickridge (Chair : International Committee) 20th International Conf. on Ion
Beam Analysis, Itapema, SC (Brazil) –
IBA-10-15April, 2011

I. Vickridge (Comité d’organisation) Ion
Beam Analaysis Francophone - 3e Rencontre "Analyse par faisceaux d'ions rapides" Namur (Belgique) 15 - 18 novembre 2010

I. Vickridge (Comité d’organisation) Ion
Beam Analaysis France, 2e Rencontre
"Analyse par faisceaux d'ions rapides",
Carcans, 2008
Comités éditoriaux pour les journaux
 I. Vickridge. Editor : Beam Interactions
with Materials and Atoms. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B 2007Participation à des conseils scientifiques
(colloques, expertise,…)

A. Grosman. Membre du Comité Scientifique de l'International Symposium on
Effects of Surface Heterogeneity in Adsorption and Catalysis on Solids,
ISSHAC-8, 27-31 Août 2012.

I. Vickridge. Expert for the Review of
MEIS Activities Minatec, Grenoble 2012

I. Vickridge. Membre du ‘User Group
Advisory Panel for the AIM European
Large Scale Facility for Ion Beams’, at
Rosendorf, Germany 2006-2008
124






I. Vickridge. Membre du Surrey Ion
Beam Centre International Steering
Committee, Royaume Uni. 2006-2009.
I. Vickridge. Membre du Comité
d’Expériences de la Microsonde Nucléaire
LEELS à Saclay, France 2010 –
I. Vickridge. Expert au Second Research
Coordination Meeting on Development of
a Reference Database for Ion Beam Analysis, IAEA Headquarters, Vienna, 18-21
June 2007
N. Jedrecy, Présidente du Comité de Sélection Poste MdC 0941, UPMC, 2012
A. Grosman. Expert pour l’ANR JCJC SIMI 8 - Chimie du solide, colloïdes, physicochimie (2012).





J. Von Bardeleben, avec V. Osipov, Ioffe
Institut, Saint Petersbourg (Russie)
J. Von Bardeleben, avec U.Gerstmann,
University of Paderborn, Paderborn, Allemagne
J. Von Bardeleben, avec L. ElMir, Université de Gabès, Gabès, Tunisie
I. Vickridge, J. J. Ganem ; I Trimaille et
A. L’Hoir, avec S. Shubeita et P. Grande,
Universidade Federale du Rio Grande do
Sul, Porto Alegre, Brésil.
I. Vickridge, avec Y. Kido, Ritsumeikan
University, Kyoto, Japon.
I. Vickridge, avec M. Morales, ENSI CAEN, Caen, France.
Collaborations nationales et internationales (préciser si formalisé : faire apparaître
le nom du contrat)
Contrats et Valorisation
 Contrats nationaux
o ANR SWITCH 2010-2013
o ANR MANGAS 2010-2013


Contrats régionaux
o CNANO : 2009 FET ferroéléctriques
o CNANO IDF (2010-13) : MAEBA

Contrats europeens
o SPIRIT : support of public and industrial research using ion beam technology. FP7 Infrastructure, 2008-2013. (I.
Vickridge)
o SPRITE : SPIRIT Postgraduate Research with Internships in industry
and Training. EU FP7-PEOPLE-2012ITN Initial Training Network (20122017)
o GALILEO (2008-09) Partenariat Hubert Curien-EGIDE

Contrats privés
o J.A.S. Conseils et CNRS. « Etudes des
couches minces d’oxydes à propriétés
particulières : recherche de la corrélation entre les conditions de formation
des couches, la composition atomique,
la structure des interfaces et les propriétés physiques » 2004, avenants
2005, 2006, 2007, 2009 et 2010-2013
o Contrats d‘Action d’Incitation. Laboratoire National de Métrologie et
d’essais LNE/DRST 07 3 008 (2007) et
09 3 009 (2009) et avenants.









M. D’Angelo, avec Claudio Radtke (20072009), dans le cadre OFECUB
M. D’Angelo, PICS avec Pr. Matsuda de
l'Université de Tokyo, 3 ans 2010-2012
C. Deville-Cavellin, avec Ivan Bosoviç,
Brookhaven National Laboratory, 20082011
Réseau national RENARD (ROE) 20112014
N. Jedrecy coll. avec H.L. Meyerheim,
MPI Halle, Allemagne
A. Grosman, avec Milton W. Cole: Department of Physics, Penn State University, University Park, PA 16802, USA; F.
Ancilotto et F. Toigo: Department of Physics, University of Padua, via Marzolo 8,
Padua, Italy; E.S. Hernández: Departamento de Física, Facultad de Ciencias
Exactas y Naturales, Universidad de
Buenos Aires, Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas, 1428
Buenos Aires, Argentina.
C. Deville-Cavellin, M. D’Angelo, J. J.
Ganem, I. Trimaille. Avec G. Battistig, A.
Pongracz, Académie des Sciences de
l’’Hongrie, Budapest (cette collaboration
continue dans le cadre de SPIRIT TNA
2012)
I. Vickridge, J. J. Ganem, avec P. Skeldon, A. Baron-Weichec, University of
Manchester, UK. (cette collaboration continue dans le cadre de SPIRIT TNA 2012)
J. Von Bardeleben, avec N. Samarth,
Univ.de Pennsylvania, USA
J. Von Bardeleben, avec J. Zhao, Academy of Sciences, Beijing (Chine)
125


Implication dans la formation par la recherche
Année
2007
2008
2009
2010
2011
2012

Nombre des
stagiaires M1
1
1
Nombre des
stagiaires M2
1
1
2
1




Intervention en enseignement de niveau M2
Ganem Jean-Jacques et Isabelle Trimaille
M2 Université Paris 13, Mention Physique et Application, Spécialité Physique
et Nanotechnologies
M2 UPMC, Mention Rééducation et Ingénierie médicale, UE Micro et Nanotechnologies.
N. Jedrecy, « Nanomatériaux » MTX5, Polytech'Paris-UPMC
126
Cours internationaux
Ganem Jean-Jacques Third SPIRIT Tutorial : « High Resolution Depth Profiling »
Vickridge Ian Third SPIRIT Tutorial :
“Introduction to charged particle detection »
Equipe CONFID Third SPIRIT Tutorial :
« Hands-on High Resolution Experiment
on SAFIR ».
Ganem Jean-Jacques Cours de Physique
de Technologie et de Physique des Microsystèmes, ESPCI.
I. Vickridge. Tutorial « Applications of
Narrow Nuclear Resonance profiling and
stable isotopic tracing to atomic transport
studies in solids ». ICACS24, Cracovie, Pologne, 2010
Axe III : Structure, dynamique et réactions aux interfaces
E7 : Physico-chimie des surfaces fonctionnelles (B. Croset)
Liste des chercheurs et enseignants-chercheurs
Aqua Jean-Noël
MCF
UPMC
arrivée : 01/09/2011
Bernard Romain
MCF
UPMC
arrivée : 01/09/2008
DR2
CNRS
Borensztein Yves
Croset Bernard
DR2
CNRS
MCF
ECE
MCF
Paris Descartes
Goldmann Michel
PR1
Paris Descartes
Lacaze Emmanuelle
DR2
CNRS
Pluchery Olivier
MCF
UPMC
Prévot Geoffroy
CR1
CNRS
Witkowski Nadine
MCF
UPMC
Liste des ingénieurs
Limagne Denis
IE HC
CNRS
AI
CNRS
Farha Rana
arrivée : 01/09/2008
Fauré MarieClaude
Royer Sébastien
Notre travail sur les surfaces, les couches
minces et les nanoparticules vise à comprendre et
à maîtriser leur élaboration et leur structure
pour explorer des propriétés physiques ou chimiques nouvelles liées à leur dimensionnalité
(réactivité et catalyse, électronique, optique,
plasmonique…).
Quelques exemples illustrent notre démarche : les études sur les surfaces d’oxyde et
sur les agrégats métalliques supportés sont motivées par leur application à la catalyse ; notre
intérêt pour les couches d’alcanes semi-fluorés
est lié à leur application médicale comme sang
artificiel ; le greffage moléculaire par voie
aqueuse a pour perspective l’élaboration de systèmes à blocage de Coulomb massivement parallèle ; notre travail sur les phthalocyanines doit
permettre une meilleure maîtrise des détecteurs
de gaz ; nos études sur l’organisation en stries
huileuses des films nématiques sont supportées
par la volonté de les utiliser pour l’organisation
de nanoparticules et d’élaborer ainsi des couches
aux propriétés optiques originales…
L’approche théorique est, elle aussi, motivée
par les propriétés physiques des objets : la compréhension de l’instabilité morphologique AsaroTiller-Grinfeld a pour perspective la croissance
de boîtes quantiques et le contrôle de leur autoorganisation ; le travail théorique sur le mûrissement d’Ostwald de particules bimétalliques
s’est poursuivi par une étude sur les propriétés
catalytiques.
Eléments chiffrés.
Bilan succinct de la production scientifique
Année
2007
2008
2009
2010
2011
ACL
14
10
11
14
15
ACLN
C-INV
3
5
3
4
C-COM
2
8
4
11
6
Notre démarche expérimentale implique
l’utilisation de nombreuses techniques, au laboratoire même, ou autour de grands instruments :
 le rayonnement synchrotron est utilisé
par nombre d’entre nous pour des techniques
de diffusion, de diffraction ou de spectroscopie à SOLEIL, à l’ESRF, à DESY (Hambourg) et au MaxLab (Lund).
Nombre de doctorants et post-docs
Année
2007
2008
2009
2010
2011
2012
Nombre
des doctorants
6
6
5
5
6
8
Nombre de
thèses
soutenues
1
3
4
2
Post-docs
 la microscopie en champ proche joue un
rôle important dans notre approche. Nous
sommes responsables de la plateforme
UPMC « Microscopie en champ proche » du
laboratoire : i) les STM-AFM à l’air sont à
l’origine de nombreuses collaborations dans
et hors du laboratoire. ii) le STM environnemental nouvellement acquis fonctionne dans
nos locaux en temps partagé pour plusieurs
1
1
1
3
2
1
127
Organisation de surfaces à l'équilibre sous l'effet
des contraintes élastiques.
Croset Bernard, Prévot Geoffroy. Réf. : [3, 4, 10,
30, 40, 74]
équipes de trois laboratoires (INSP, LCPMR, LRS) ; ce mode de gestion original s’est
révélé très productif.
 les compétences en optique des surfaces
et en plasmonique et les techniques correspondantes ont essaimé dans l’équipe et sont
utilisées pour de nombreux sujets.
Nous avons poursuivi nos études théoriques
sur les surfaces organisées sous l'effet des contraintes élastiques, à la fois dans le cas des systèmes chimisorbés auto-organisés où nous avons
mis en évidence le rôle de l'anisotropie cristalline
et de l'anisotropie d'énergie de lisière dans la
morphologie des domaines organisés sur des surfaces de cristaux cubiques [10, 30]. L'étude en
température de la croissance d'or sur ces surfaces
nous a permis de déterminer l'énergie de piégeage dans le cas d'N/Cu(100) [4], en utilisant
une méthode originale par diffraction d'électrons
lents à haute résolution.
 notre expertise dans l’étude des couches
moléculaires tant à l’échelle macroscopique
que microscopique associée à la diversité du
parc de cuves de Langmuir que nous possédons, nous conduisent à l’étude de nombreux
systèmes et à de nombreuses collaborations
dans et hors du laboratoire.
Cinq des thèses que nous dirigeons sont en cotutelle, deux autour de grands instruments nationaux et trois dans le cadre de collaborations
internationales. Elles portent ainsi témoignage
des collaborations engagées.
D'un point de vue expérimental, nous avons
poursuivi nos études sur les surfaces vicinales,
au travers de collaborations variées : Y. Garreau
et A. Coati (SOLEIL), L. Barbier (CEA-SPCSI),
S. Rousset et V. Repain (MPQ), P. Müller et
F. Leroy (Cinam – Marseille). A partir de la mesure par diffraction de rayons X sous incidence
rasante (GIXD) des déplacements élastiques,
couplée à une analyse par élasticité linéaire,
nous avons pu déterminer les interactions élastiques entre marches sur des surfaces vicinales
de métaux (Au, Pt) [40, 48] et, ce qui constitue
une première, sur des semi-conducteurs (Si) [74].
Ces résultats permettent de mieux comprendre la
stabilité des surfaces vicinales.
Notre équipe s’est renforcée par deux recrutements de maîtres de conférences en septembre
2008, Romain Bernard à l’Université P. et M.
Curie et Rana Farha à l’Ecole Centrale
d’Electronique, et par une mutation d’un maître
de conférences en septembre 2011, Jean-Noël
Aqua.
Dans l’exposé détaillé qui suit, des lignes de
force communes à plusieurs sujets ou systèmes
ressortent : rôle de l’élasticité, observation
d’auto-organisation régulière de grande maille
(c.à.d. de maille supraatomique ou supramoléculaire), attention marquée pour les méthodes et
les propriétés optiques et, enfin, intérêt croissant
pour les nanoparticules.
Auto-organisation lors de la croissance sous contrainte.
Aqua Jean-Noël. Réf. : [69, 78]
Nous nous intéressons également à l'autoorganisation à l'échelle nanométrique de films
cristallins sous contrainte élastique. Ces études
théoriques sont menées avec I. Berbezier (IM2NP
– Marseille), T. Frisch (INLN – Nice), et deux
doctorants X. Xu (INSP) et P. Gaillard (INLN).
Une mise en perspective sera publiée dans une
revue acceptée [78]. Nous étudions l'instabilité
morphologique d’Asaro-Tiller-Grinfeld (ATG) qui
permet de relaxer l'énergie élastique d’un film
déposé de façon cohérente sur un substrat. Son
évolution est décrite par les équations continues
de la diffusion de surface dont la partie élastique
est résolue analytiquement et dont la solution est
calculée par une méthode pseudo-spectrale. Dans
le cas d'un film isotrope et mince où le mouillage
est important, la dynamique non-linéaire et nonlocale à temps longs ne présente pas de singularité et mène à l'apparition d'îlots séparés par une
couche de mouillage. En considérant une aniso-
1) Surfaces et croissance cristalline, rôle de
l'élasticité.
Obtenir de larges collections d'objets nanométriques identiques sur des surfaces reste un enjeu
des nanosciences. Nous explorons différentes
voies permettant de réaliser cet objectif, en mettant à profit l'organisation de surfaces et films
minces sous l'effet des contraintes élastiques, soit
à l'équilibre thermodynamique, soit hors équilibre lors de la croissance sous l'effet d'instabilités. Une autre voie est la modification de la
structure cristalline de films d'oxyde lorsque
l'épaisseur devient très faible conduisant à l'apparition de mailles de grande taille.
128
tropie d'énergie de surface décrivant les orientations privilégiées de SiGe, nous avons montré que
ce mûrissement est interrompu lorsque les îlots
ont des pentes suffisantes et développent des
facettes, en accord avec l'expérience. Un ajustement des paramètres du mouillage permet de
faire une comparaison quantitative entre les
densités d'îlots expérimentales et théoriques.
massive [47, 77]. Par contre, à l'instar de ce qui
est observé sur alumine/NiAl(110), les nœuds de
la reconstruction ne constituent pas des sites
préférentiels de nucléation pour les nanoparticules.
Avec X. Xu, nous considérons l'influence d'un
substrat patterné sur l'auto-organisation résultant de l'instabilité ATG, en lien avec des expériences contradictoires visant à contrôler les localisations et les tailles des îlots. Nous étudions le
développement de l'instabilité avec sa longueur
d’onde l , sur une modulation en réseau carré
avec une longueur d'onde l. Nous avons caractérisé à l'ordre linéaire un diagramme des phases
cinétiques, montrant que les maxima de l'instabilité se développent sur les crêtes ou les creux de
la modulation selon (i) le rapport l / l , (ii)
l'épaisseur du film et (iii) le temps de croissance
[69]. Nous analysons l'évolution de ces résultats
dans la dynamique non-linéaire à temps longs.
Fig. 1.1 Structure d'un film ultra-mince d'alumine
sur Ni(111) formée d'un plan d'interface Al 16O24 et
d'un plan de surface Al24O28. Rouge: O - noir: Al.
2) Monocouches moléculaires : organisation, réactivité et propriétés optiques.
Avec P. Gaillard, nous regardons l'évolution de
la composition d'un film contraint à deux composantes. Ceci nécessite la modélisation des processus atomiques (diffusion, agrégation, interdiffusion) permettant de rendre compte de la nucléation d'îlots. Nous avons développé un code de
simulations Monte-Carlo cinétique, utilisant un
calcul de l'énergie élastique par une fonction de
Green et une modélisation de l'anisotropie de
forme, qui donne les lois d'échelles satisfaites par
les densités d'ilots et les distributions de taille.
Notre fil conducteur dans l’étude des monocouches moléculaires est la volonté de mettre en
forme des systèmes ultra-minces aux propriétés
optiques ou électroniques originales. Un suivi
attentif de toutes les étapes d’élaboration : substrat nu, géométrie d’adsorption en sousmonocouche, monocouche auto-organisée ou dense mais désordonnée, structure des films, nous
permet d’aborder de façon pertinente l’étude des
propriétés optiques ou électroniques induites.
Propriétés optiques des surfaces de silicium.
Borensztein Yves, Pluchery Olivier, Witkowski
Nadine. Réf. : [17, 18, 32, 33]
Films ultra-minces d'oxydes épitaxiés.
Bernard Romain, Borensztein Yves, Croset Bernard, Prévot Geoffroy. Réf. : [41, 47, 77]
Le silicium cristallin reste un matériau de
choix pour la recherche autant pour ses débouchés technologiques en électronique que pour ses
propriétés fondamentales. Nous avons développé
un solide savoir faire fondé sur plusieurs spectroscopies optiques pour suivre in situ les modifications structurelles et électroniques des surfaces
de silicium [33]. Les spectroscopies de réflectivité
différentielle (SRDS) et d’anisotropie de surface
(RAS) ont ainsi permis d’identifier des transitions optiques propres aux reconstructions de
surfaces affectées lors de l’adsorption de molécules comme l’oxygène [18, 32] ou l’éthylène [17]
grâce à des collaborations avec des équipes de
théoriciens italiens et allemands.
Les films d'oxydes ultra-minces sur métal sont
des supports potentiels pour la croissance de
nanoparticules, en particulier pour la catalyse.
Dans le cas de structures de grandes mailles, on
peut également espérer organiser la croissance
de ces dernières. En collaboration avec
D. Schmaus, R. Lazzari (INSP) et S. Le Moal
(ICMMO) nous avons étudié par STM et GIXD la
structure d'un film d'alumine épitaxié sur
Ni(111). Nous avons montré que par sa maille
particulière (rectangle "sixton" 1.823 x1.053 nm)
et par son interaction négligeable avec le substrat, cette maille était l'archétype des films ultraminces d'alumine supportés. Nous avons précisément obtenu par GIXD sa structure atomique,
dont les caractéristiques peuvent être mises en
comparaison de la structure de l'alumine eta
129
Greffage de molécules sur silicium.
Pluchery Olivier, Witkowski Nadine. Réf. : [16,
39, 64, 72]
modifiées sous irradiation lumineuse. Nous
avons démontré par STM que les deux formes de
la molécule s’auto-organisent de façon identique
[62].
La réactivité du silicium sous ultravide peut
être utilisée astucieusement pour greffer des
molécules organiques et parvenir à un matériau
ultra-mince possédant des propriétés électriques
homogènes sur toute la surface du cristal. Ainsi,
nous avons acquis une compréhension précise du
mécanisme de réactivité et d’ancrage de la pyridine grâce à la combinaison de NEXAFS, de
SRDS et de calculs DFT [16, 72].
Après avoir tiré les enseignements des études
de plusieurs molécules simples, dérivées du benzène, nous explorons des molécules multifonctionnelles pour lesquels la fonction d’ancrage sur
le silicium est distincte de la fonction électroniquement active (cycle benzénique). Sur la base de
mesures de spectroscopies optiques et de microscopie STM, et grâce au partenariat avec
F. Finocchi (DFT), nous avons montré que pour
l’éthynyl-trifluoro-toluène (ETFT) l’adjonction du
groupe trifluoro très électronégatif permettait de
désactiver la réactivité du cycle benzénique [64].
Fig. 2.2 Gauche : contraste STM des deux formes,
Droite : Calcul de la molécule isolée, modèle de l’autoorganisation.
Actuellement, nous étudions donc la commutation in situ sous irradiation et sous la pointe
STM pour poser, entre autres, la question des
modifications des propriétés de commutation en
monocouche dense.
Films auto-organisés de phthalocyanine et réactivité.
Borensztein Yves, Witkowski Nadine.
BIG
Nous souhaitons comprendre les mécanismes
physico-chimiques à l’origine de la dégradation
de films de phthalocyanine (molécules utilisées
dans les dispositifs opto-électroniques organiques), en étudiant leur réactivité lors
d’exposition à différents gaz atmosphériques. Des
films auto-organisés de phthalocyanines sont
ainsi élaborés in situ par évaporation sous vide et
caractérisés par spectroscopies optiques et STM à
l’INSP, et spectroscopies électroniques sur
rayonnement synchrotron. La structure et les
propriétés optiques de films de phthalocyanine
ont fait l’objet de la thèse de S. Boudet, alors que
les propriétés électroniques sont actuellement
étudiées par I. Bidermane en cotutelle internationale avec l’Université d’Uppsala. L’étude de la
réactivité de ces films par des techniques de spectroscopie et de microscopie sous gaz, fait l’objet
de la prochaine étape de ce projet. Une première
piste très prometteuse se dessine : les films parfaitement ordonnés semblent très peu réactifs.
États pleins
L’une des quatre géométries d’adsorption de l’ETFT sur
Si(100)-2x1 : optimisation DFT, calcul de l’image STM et
image STM mesurée (3x3nm).
Fig. 2.1
En parallèle, nous explorons le greffage moléculaire par voie aqueuse via une collaboration
avec l’université du Texas à Dallas. Nous avons
ainsi élaboré une monocouche moléculaire présentant non seulement une exceptionnelle robustesse vis-à-vis de l’oxydation mais aussi une
grande affinité pour les nanoparticules d’or. Le
matériau composé de NPs d’or isolées d’un substrat de silicium par notre couche moléculaire [39]
est le point de départ du projet de blocage de
Coulomb pour l’électronique moléculaire.
Monocouches de photochromes sur substrat d’or.
Croset Bernard, Lacaze Emmanuelle. Réf. : [62]
Monocouches de protéines.
Fauré Marie-Claude, Lacaze Emmanuelle. Réf. :
[21, 73]
Sur or, nous exploitons l’auto-organisation du
thiol pour ordonner à deux dimensions des photochromes (diaryléthènes synthétisés à l’ICMMO –
Orsay) dont la conformation et donc les propriétés mécaniques, optiques et électroniques sont
Nous avons utilisé notre savoir-faire en microscopie en champ proche pour étudier de
grosses molécules et tout particulièrement
130
l’hydrophobine. Nous avons ainsi montré que la
spectroscopie de force alliée à la déposition de
Langmuir-Blodgett et Langmuir-Schaeffer, qui
contrôle la géométrie des protéines, permet
d’analyser localement l’hydrophobicité et la viscoélasticité de la molécule et de proposer des
hypothèses à propos de la formation d’autoassemblages sous forme de rodlets [73].
l’effet de la pression bidimensionnelle des cristaux de structure hexagonale. L’étude pour différentes longueurs de la chaîne alkyle a démontré
le caractère générique de cet auto-assemblage
que nous avons réussi à retrouver et observer par
AFM sur substrat solide (fig. 3.1.a) [43]. En outre,
le paramètre cristallin varie étonnamment, de
25 nm à plus de 40 nm pour un allongement de la
chaîne alkyle de 6 CH2 ce qui est considérable
[57]. D’autre part, on observe que même au delà
de la pression de collapse, la première monocouche conserve cette structure cristalline (fig.
3.1.b) ce qui indique une surprenante non coalescence des « nanogouttes ». Un début d’explication
apparaît via l’analyse des spectres de GISAXS
qui indique la présence de molécules couchées
entre les domaines. L’interaction entre dipôles
justifierait la présence de ces molécules. Un tel
effet est important pour leur utilisation dans le
domaine médical [6]. Dans le futur, nous comptons également utiliser ces couches monomoléculaires organisées comme moule pour former des
réseaux métalliques.
Autres sujets : Réf. [22, 59]
3) Couches et Surfaces organiques.
Les couches organiques minces peuvent s’autoorganiser à température ambiante tout en étant
a priori extrêmement sensibles aux diverses perturbations extérieures. Cette forte sensibilité
n’est cependant pas synonyme d’instabilité et ces
systèmes peuvent présenter des structures très
complexes et dont les distances caractéristiques
peuvent varier de quelques dizaines à plusieurs
centaines de nm. Ces organisations sont de plus
suffisamment robustes pour que l’on puisse utiliser ces films comme matrices pour l’organisation
de divers éléments, inorganiques par exemple. Il
en résulte qu’outre l’intérêt fondamental lié aux
questions posées par nombre de nos résultats,
l’étude de ces couches organiques est fortement
liée aux autres activités de l’équipe, en particulier celles relevant des nanoparticules métalliques.
110nm
Fig. 3.1.a
Films de Langmuir d’alcanes semifluorés.
Farha Rana, Fauré Marie-Claude, Goldmann
Michel. Réf. : [1, 6, 12, 43]
200nm
Fig. 3.1.b
Monocouches organique-métal.
Farha Rana, Fauré Marie-Claude, Goldmann
Michel. Réf. : [27, 35, 42, 75]
La compréhension de la physique gérant les
films de Langmuir de molécules amphiphiles
« classiques » s’est considérablement accrue ces
dernières années suite à la publication du diagramme de phases générique décrivant
l’ensemble des phases observées avec les molécules « simples ». Nos études montrent cependant
qu’une légère modification du système peut induire des phénomènes drastiques dont l’origine
reste encore largement incomprise.
Nous étudions les interactions entre une
couche de Langmuir organique et des ions inorganiques dissous dans la sous-phase aqueuse
sous deux aspects.
D’un coté, nous suivons l’évolution structurale
de la monocouche organique lors de l’adsorption
des espèces minérales. Nous avons ainsi mis en
évidence avec S. Cantin-Rivière (Univ. de Cergy
– Pontoise), une nouvelle phase non référencée
dans le diagramme générique [42] ou, avec
P. Guenoun (CEA – Saclay), la formation de
structures calcites inhabituelles dans les conditions thermodynamiques utilisées [75] ou sous
des monocouches d’amyloïdes [27].
L’étude, avec P. Fontaine (SOLEIL), des monocouches d’alcanes semifluorés, FnHm, molécules
synthétisées par M.-P. Krafft (ICS, Strasbourg)
et E. Filipe (IST, Lisbonne) en est un exemple
frappant. Bien que strictement hydrophobes, ces
molécules forment des monocouches stables à la
surface de l’eau. Nous avons observé par des mesures de GISAXS à la surface de l’eau (ligne
ID10B de l’ESRF) que les molécules FnHm
s’auto-assemblent en « nanogouttes », domaines
parfaitement monodisperses qui forment sous
D’un autre coté, nous continuons à développer
la radiolyse de surface qui permet de réaliser des
cristaux orientés et d’épaisseur nanométrique en
éclairant par des rayons x rasants la monocouche
déposée sur solution adéquate [35]. Outre
l’utilisation de monocouches de PS-PAA dont les
131
diverses configurations permettent de varier la
structure des cristaux obtenus, nous comptons
développer un montage permettant de réaliser la
radiolyse de surface à partir d’une anode tournante de laboratoire. Ceci permettra d’explorer
les conditions pour la réalisation d’une large variété de systèmes métaux/couches organiques,
exploration actuellement limitée par le faible
temps disponible sur les sources synchrotrons.
Fig. 3.2.a
Cristaux liquides sous contraintes.
Goldmann Michel, Lacaze Emmanuelle. Réf. :
[5,19, 23, 24, 45, 50, 59, 61, 67, 71]
Fig. 3.2.b
Autres sujets : Réf. [2, 13, 19, 26, 31, 34, 36, 43,
49, 52, 53, 54, 76]
Les déformations des cristaux liquides sont
étudiées ces dernières années parce que des informations inédites sur les déformations sont
accessibles par diffraction des rayons x, mais
également, parce que le contrôle des déformations permettra de les utiliser comme matrice
pour une dynamique contrôlée sous irradiation
ou pour un auto-assemblage de NPs. Nous avons
travaillé avec les universités de Groningen (Pays
Bas) et Pise pour les matériaux cholestériques
[23, 67] et avec l’université de Calabre pour les
matériaux smectiques [24, 59, 61, 71]. Dans les
deux cas, il s’agissait de structures linéaires (fig.
3.2), susceptibles de transférer leur anisotropie
au niveau macroscopique. Dans le cas des textures smectiques, nous avons mis en place sur
mica des réseaux linéaires strictement orientés
(fig. 3.2.b), imposés par l’association d’une interface sur le substrat planaire unidirectionnel et
d’une interface avec l’air. Nous avons mis en évidence deux régimes de déformation. A grande
épaisseur (>350 nm), la structure du défaut enterré, correspond à un défaut linéaire virtuel.
Elle nous a permis de mettre en évidence la désorientation entre couches smectiques qui coûte le
plus cher dans un plan de courbure. A petite
épaisseur, il y a une évolution discontinue et on
retrouve le type de texture précédemment observé sur MoS2 qui correspond aux déformations
sous forte contrainte, dont nous étudions les évolutions avec le substrat polymère. Ces textures
linéaires évoluent à très grande épaisseur
(>1 µm) vers un réseau bidimensionnel de défauts. Nous avons montré qu’il correspond à une
balance complexe de brisures d’énergie d’ancrage
aux deux interfaces [71].
4) Nanoparticules métalliques (NPs) : élaboration et assemblage, réactivité et propriétés optiques.
Les NPs métalliques de quelques nm de diamètre présentent des propriétés électroniques,
optiques et de réactivité différentes de celles des
mêmes matériaux en volume, du fait du confinement des états électroniques, de celui des ondes
électromagnétiques, et/ou du très grand rapport
surface/volume. De plus, l’assemblage de ces NPs
et leur interaction avec le milieu environnant
conduisent à des modifications de ces propriétés.
Nous élaborons ces NPs par diverses méthodes
(chimique, évaporation sous vide, radiolyse) et
nous tâchons de les organiser dans certains cas
favorables. Nous cherchons à comprendre les
mécanismes de leur croissance ou de leur organisation (mûrissement, interaction avec le substrat
ou la matrice…). Leurs propriétés optiques, notamment plasmoniques, sont étudiées d’un point
de vue fondamental, ce qui nous permet de nous
diriger vers des aspects plus appliqués (biocapteur, catalyse…).
Elaboration
de
nano-objets
organiquesmétalliques par radiolyse.
Borensztein Yves, Farha Rana, Fauré MarieClaude, Goldmann Michel. Réf. : [8, 14, 35]
Nous avons étendu la méthode développée en
radiolyse de surface [35] à une géométrie tridimensionnelle. L’assemblage organique constitue
le « moule » à la surface duquel nous formons la
couche métallique par réduction des ions métalliques présents en solution. Nous avons ainsi
formé des nanocoques métalliques en irradiant
une solution d’ions argent contenant des micelles
d’acide linoléique. Les dimensions de ces nanocoques sont de l’ordre de 2 nm pour le rayon intérieur et de 4,5 nm pour le rayon extérieur [8].
Nous avons ensuite obtenu des systèmes de nanocoques et nanosphères [14] remarquablement
bien organisés par la phase organique (fig. 4.1).
132
Nous avons toutefois observé que cette stratégie
était difficile à maîtriser si on souhaite varier la
structure finale obtenue. En effet, l’autoassemblage de la phase organique est en partie
déterminé par la concentration d’ions dans la
solution, concentration qui varie au cours de la
réduction. Nous avons donc choisi un système
organique moins sensible à ces variations, les
« micelles gelées » de PS-PAA. Ces micelles présentent une structure en « oursins » dont on peut
contrôler la charge des branches via le pH de la
solution. Nous avons observé par cryo-TEM que
les nanosphères sont bien localisées sur ces
branches et se répartissent ainsi sur une sphère
dont on peut ajuster le diamètre en variant la
longueur du bloc PAA.
sant de plusieurs ordres de grandeur le tempscalcul [60] (fig. 4.2).
Résonance de plasmon de NPs métalliques, supportées ou auto-organisées dans un cristal liquide.
Borensztein Yves, Lacaze Emmanuelle. Réf. : [63,
68, 70]
(noir)smectiq
Fig.
4.3. Gauche : alignements de nanoparticules d'or
ou paralparues
les défauts
smectiques, mis en évidence par MEB.
lèle
(rouge)
Droite : décalage
de l'absorption plasmon suivant une
: alignements
orientation
de la polarisation incidente perpendiculaide défauts
nanopartire aux
smectiques (noir) ou parallèle (rouge).
cules d'or
Nous
avonsdémis au point des NPs métalliques
par les
parfauts
ablation
laser, avec C. Langlois (MPQ – Pasmecris)tiques,
pour étudier
mis le lien entre forme et absorption
plasmon
(LSPR) de NPs, en particulier le rôle de
en évidence
la par
formeMEB.
aplatie de NPs d’argent, de cuivre et
Droite : décoeur-coquille
cuivre/argent [63]. Puis nous avons
calagesur
del’assemblage de NPs d’or, le deutravaillé
l'absorption
xième
phénomène sur lequel jouer pour moduler
la plasmon
LSPR, et suiavons créé des systèmes orientés,
vant unepar un paramètre extérieur comme
contrôlables
la orientation
polarisation de la lumière (contrats ANR
de la
NP/CL
et polariNanodiellipso). Pour cela, nous avons
sation
inci-liquide comme matrice, les NPs
utilisé un cristal
dente perpenétant préparées par chimie douce (Itodys – Paris
diculaire aux
et ICPMS
– Strasbourg). Nous avons montré que
défauts
les(noir)smectiq
défauts smectiques étant localisés, ils piègent
lesues
NPsou
quiparalforment des chaînes dont la LSPR
devient
contrôlable
lèle (rouge) [70] (fig. 4.3). Quand la concentration en NPs augmente, des rubans sont
formés ; quand la taille des NPs augmente, la
répulsion stérique due à la couverture organique
des NPs est plus efficace et s’oppose mieux à la
force d’attraction liée à la présence de désordre
au cœur des défauts de la matrice. Dans la modulation cholestérique, le phénomène d’autoassemblage est plus complexe car le piégeage,
moins localisé, est en compétition avec
l’agrégation de Van der Waals. Des agrégats sont
formés, anisotropes et orientés par la modulation, la LSPR reste donc modulable, bien que de
façon moins efficace [68].
Fig. 4.1. Ruban de nanosphères dans une matrice
d’acide linoléique et cristal cubique de nanocoques.
Mécanisme de croissance de NPs bimétalliques
supportées : mûrissement d’Ostwald.
Prévot Geoffroy. Réf. : [46, 60]
Figure 4.2. Evolution de la concentration en Co
pour des NPs
Co0.5Pt0.5 après
recuit à 750°C en
fonction de leur
diamètre.
Particle diameter (nm)
En collaboration avec l'équipe de C. Ricolleau
(MPQ – Paris), nous avons proposé un modèle
thermodynamique permettant d'expliquer la dépendance en taille de la composition de particules
bimétalliques après mûrissement [46] faisant
intervenir conjointement les énergies libres de
surface et de mélange. Ce modèle reproduit très
bien les mesures TEM réalisées à MPQ. Nous
avons également développé un algorithme de
Monte-Carlo cinétique multi-échelle pour l'étude
du mûrissement de NPs sur des surfaces, rédui-
133
Exaltation de la génération de somme de fréquence par résonance de plasmon de NPs d’or
greffées sur un film organique. Biocapteurs.
Lacaze Emmanuelle, Pluchery Olivier. Réf. : [29,
39, 56, 65]
NPs à base d’or sur oxydes : élaboration et propriétés catalytiques.
Bernard Romain, Borensztein Yves, Croset Bernard, Prévot Geoffroy. Réf. : [4, 25, 44, 55]
intro H2
increasing
amounts
of O2
intro O2
wavelength (nm)
time (sec)
Fig. 4.4. (a) modification de la résonance de plasmon
des NPs d'or avec des expositions croissantes à l'oxygène. (b) cinétique
Les NPs d’or de taille inférieure à 5 nm sur
oxyde sont d’excellents catalyseurs pour les réactions d’oxydation de molécules gazeuses, telles le
CO. Le rôle de la taille et de la forme des NPs, du
support et le mécanisme d’activation de
l’oxygène, sont mal compris et très discutés. En
collaboration avec l’équipe de catalyse de
C. Louis (LRS, Paris), nous nous focalisons sur
deux aspects : (i) l’étude de l’adsorption des gaz
sur les NPs par spectroscopie de plasmon ; (ii)
l’élaboration de NPs d’Au ou AuCu sur un monocristal de TiO2 et leur évolution sous gaz, étudiées par STM environnemental (grâce à la plateforme « microscopie en champ proche » de l’INSP
dont nous avons la responsabilité). La figure 4.4
montre les variations du plasmon de NPs d’or
dans une poudre de TiO2 lorsqu’elles sont exposées successivement à H2 (réducteur) ou O2 (oxydant), qui sont expliquées par l’adsorption
d’oxygène sur l’or et un transfert de charge
d’environ 0,1 e¯ par atome de surface [44,55].
Fig. 4.6. Spectres DFG et
SFG à 10µm du thiophénol
adsorbé sur des NPs d’or.
La résonance de plasmon des NPs donne lieu à
une forte exaltation du champ local aux alentours d’une longueur d’onde de 520 nm et permet
ainsi de sonder leur environnement moléculaire
immédiat. Afin d’ajouter à cette sensibilité une
sélectivité moléculaire nous recourons à la spectroscopie optique non linéaire, SFG-DFG (SumDifference Frequency Generation) où l’on recueille
une onde lumineuse dont la fréquence est la
somme (ou la différence) des fréquences de deux
lasers incidents : un laser accordé sur la résonance de plasmon et un laser résonnant avec une
vibration de la molécule cible. Nous avons ainsi
montré que la sensibilité de la spectroscopie SFG
était localement amplifiée d’un facteur 20 autour
de la NP d’or [29] puis nous avons développé des
modèles électromagnétiques correspondants [65]
dans le cadre d’une collaboration avec B. Busson
(LCP-CLIO – Orsay).
Par ailleurs, nous explorons une autre configuration de l’exaltation plasmon en la couplant avec
la photoluminescence de silicium poreux via un
partenariat avec la Roumanie. Dans les deux cas,
ces recherches sont orientées vers des capteurs
de molécules biologiques.
Fig. 4.5. Image STM de NPs
d'or sur TiO2(110), sous une
pression de 2.10-4 mbar
d'oxygène, et profil d'une NP.
La figure 4.5 montre des NPs d’or déposées par
évaporation sur un substrat de TiO2, étudiées par
STM sous environnement d’oxygène. Le but de
cette étude qui démarre est de relier les sites de
nucléation des NPs d’Au ou d’AuCu à leur forme
et à leur taille, et d’étudier la réactivité sous différents gaz de ces NPs, pour progresser dans la
compréhension de leurs propriétés catalytiques
[Wilson, TAILOR2012].
Autres sujets : Réf. [9, 25, 37, 50, 51]
Rayonnement et attractivité académiques
Thèses en cours :
 Bidermane Ieva, « Structure et réactivité
de films de phthalocyanins en vue d'application pour des capteurs », dir.
N. Witkowski
134







Caillard Louis, « Nanoparticules d'or
pour électronique à une seule charge »,
dir. O. Pluchery
Coursault Delphine, « Décoration de réseaux de cristaux liquides par des nanoparticules d'or », dir. E. Lacaze
Guennouni-Assimi Zineb, « Formation de
nano-objets métallique en combinant les
propriétés d'auto-assemblage de polymère
amphiphiles à la réduction induite par
radiolyse
de
l'eau
d'ions »,
dir.
M. Goldmann
Pendery Joël, « Chiralité induite ou intrinsèque dans les systèmes cristaux liquides », dir. E. Lacaze
Sleczkowski Piotr, « Contrôle de l’ancrage
de molécules discotiques pour la compréhension des cellules solaires organiques »,
dir. E. Lacaze
Wilson Axel, « Etude des propriétés structurales et de réactivité de nano-particules
bi-metalliques or-cuivre sur surface
d'oxyde », dir. G. Prévot
Xu Xian Bin, « Self-organisation of
nanostructures:
inhomogenety
and
growth », dir. J.-N. Aqua
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Liste des professeurs et chercheurs invités
UNAM,
Barrera Ruben
2007
Mexico
Filipe Eduardo
2008
IST, Lisboa
Liste des post-docs
Ayeb Habib
Bussetti Gianlorenzo
Matczyszyn Katarzina
Muller François
Naitabdi Ahmed
Snegir Sergii
10.
2009-2010
2007
2012
2008
2010-2011
2010-2011
11.
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G. Lévi, N. Félidj, E. Lacaze, "Linear SelfAssembly of Nanoparticles Within Liquid
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(Deerfield Beach, Fla.) 24, 1461-1465 (2012).
B. Zappone, C. Meyer, L. Bruno, E. Lacaze,
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R. Coustel, S. Carniato, F. Rochet, N.
Witkowski, "Pyridine on Si(001)-(2×1): Density functional theory simulations compared
with spectroscopic measurements". Physical
Review B 85, 035323 (2012).
S. Houmadi, R. D. Rodriguez, S. Longobardi,
P. Giardina, M.-C. Fauré, M. Giocondo, E.
Lacaze, "Self-assembly of hydrophobin protein rodlets studied with atomic force spectroscopy in dynamic mode". Langmuir 28,
2551-7 (2012).
G. Prévot, F. Leroy, B. Croset, Y. Garreau, A.
Coati, P. Müller, "Step-induced elastic relax-
75.
76.
77.
78.
79.
80.
ation and surface structure of the Si(7710)
surface". Surface Science 606, 209-216 (2012).
N. R. Chevalier, C. Chevallard, M. Goldmann, G. Brezesinski, P. Guenoun, "CaCO3
Mineralization under β-Sheet Forming Peptide Monolayers" Crystal Growth & Design
12, 2299-2305, (2012).
A. El Abed, M. Goldmann, "Compression
driven 2D nematic phase in a columnar
Langmuir monolayer " Optical Materials 34,
1692-1696 (2012).
G. Prévot, S. Le Moal, R. Bernard, B. Croset,
R. Lazzari, D. Schmaus, "Archetypal structure of ultra-thin alumina films: a grazing incidence X-ray diffraction on Ni(111)" Physical
Review B 85, 205450 (2012).
J.-N. Aqua, I. Berbezier, L. Favre, T. Frisch,
A. Ronda, "Growth and self-organization of
SiGe nanostructures" accepté dans Physics
Reports
F. Giulieri, F. Jeanneaux, M. Goldmann, M.P. Krafft, "Impact of the Spacer on the Condensing Effect of Fluorinated Chains Investigated by Grazing Incidence X-Ray Diffraction
on Ultra-Thin Langmuir Monolayers" accepté
dans Langmuir.
R. D. Rodriguez, E. Lacaze, J. Jupille, "Probing the probe: AFM tip-profiling via nanotemplates to determine Hamaker constants
from phase-distance curves", accepté dans
Ultramicroscopy..
[C5]. O. Pluchery, M. Carrière, “Les nanoparticules d'or“. Editions T.I. Techniques de l'Ingénieur: Paris, 2010; p 27
Livres (ou chapitres des livres)
[L1]. D. Schaming, A. Giraudeau, L. Ruhlmann,
C. Allain, Jian Hao, Yun Xia, R. Farha, M.
Goldmann, Y. Leroux and P. Hapiot, “Electropolymerization“, 2011, Ewa Schab-Balcerzak
[L2]. B. Croset. “An example of analytical approach in linear elasticity: The Eshelby problem
and some derivatives“. p 67-80, in Mechanics of
Nano-Objects, O. Thomas, A. Ponchet, S. Forest
(editors) Presses des Mines, Paris (2011)
[L3]. G. Prévot, “Direct Observation of Elastic
Displacement Modes by Grazing-Incidence X-Ray
Diffraction“ in Mechanical Stress on the Nanoscale (M. Hanbuecken; P. Mueller; R.B.
Wehrspohn ed. WILEY-VCH, Weinheim, Allemagne, 2011) pp 275–297.
[L4]. M. Giocondo, S. Houmadi, E. Bruno, M. P.
De Santo, L. De Stefano E. Lacaze, S. Longobardi, P. Giardina, “Atomic Force Spectroscopies:
a toolbox for probing the biological matter“ in «
Atomic Force Microscopy Investigations into Biology - From Cell to Protein" ISBN 978-953-510114-7 (2012).
[L5]. C. Louis, O. Pluchery, “Gold Nanoparticles
for Physics, Chemistry and Biology”. Imperial
College Press: London, (2012). ISBN 978-184816-806-0
Thèses et HDR

« La formation de couches métalliques à la
surface de structures organiques autoorganisées: réalisation de nano-objets métalliques » ; Farha Rana ; thèse UPMC ; 2007
 « Structures et propriétés optiques d'autoassemblages supra-moléculaires organiques
sur silicium passivé » ; Coustel Romain ;
thèse UPMC ; 2008
 « Cristaux liquides et nano-particules » ; Sellame Houda ; thèse UPMC ; 2008
 « Croissance de nanocristaux d'oxydes » ;
Rodriguez Contreras Raul David ; thèse
UPMC ; 2008
 « Nano-objets organométalliques : synthèse et
propriétés optiques » ; Attia Judith ; thèse
UPMC ; 2010
 « Nano-structures organo-métalliques bidimensionnelles » ; Bardin Lisa ; thèse UPMC ;
2010
 « Nanocoques » ; Valamanesh Mehrnoush ;
thèse UPMC ; 2010
Articles non reférencés dans le Web of
Science
[C1]. M. Goldmann, M. P. Krafft, “Les alcanes
semi-fluorés à la surface de l’eau : un autoassemblage en deux dimensions hautement organisé“, L’actualité chimique 356-357 84-87 2011
[C2]. A.I. Shkrebtii, J. Heron, J.L. Cabellos, N.
Witkowski, O. Pluchery, B.S. Mendoza and Y.
Borensztein, “Temperature Dependent Optical
Response of Si(100): Theory vs. Experiment“,
MRS Online Proceedings Library 1370, p. 131136 (2011).
[C3]. O. Merchiers, Y. Borensztein and A. Aradian, “Describing the transition in the effective
optical properties from 2D to 3D metamaterials:
a simple extension of the Maxwell-Garnett rule“,
Proceedings of "Metamerials Conference" (2011).
[C4]. O. Pluchery, E. Lacaze, M.Simion, M. Miu,
A. Bragaru, A. Radoi, In “Optical characterization of supported gold nanoparticles for plasmonic biosensors“, Semiconductor Conference
(CAS), 2010 International Sinaia, Romania,
2010; IEEE Electron Devices Society: Sinaia,
Romania, 2010; pp 159-162.
139






« Les propriétés d'interactions entre les cristaux liquides et les matériaux biologiques » ;
Houmadi Said ; thèse UPMC ; 2010
« Assemblage supra-moléculaire de phthalocyanines : organisation, réactivité et propriètes optiques » ; Boudet Sophie ; thèse
UPMC ; 2011
« Synthèse par radiolyse X de polymères conducteurs et à emprients moléculaires» ; Lattach Youssef ; thèse UPMC ; 2011
« Mécanismes d’adsorption d’atomes et molécules sur la surface Si (001) 2x1 par spectroscopies de photons et d’électrons » ; Witkowski
Nadine ; HDR UPMC ; 2007
« Déplacements et interactions élastiques
pour des surfaces nanostructurées périodiques » ; Prévot Geoffroy ; HDR UPMC ;
2007
« Greffage et assemblage sur silicium pour
l’électronique à une seule charge » ; Pluchery
Olivier ; HDR UPMC ; 2010




Conférences invitées dans congrés
 « GIXD studies of the elastic relaxations and
interactions on nano-organized surfaces. »,
G. Prévot, B. Croset, A. Coati, Y. Garreau,
Workshop "Surfaces, nano-objets et rayonnement synchrotron" Soleil, St Aubin, 16
janvier 2007.
 « Gas Adsorption on Semiconductor Surfaces
monitored by Surface Reflectance Spectroscopies », Y. Borensztein, N. Witkowski,
O. Pluchery, R. Coustel, International Conference "Optics of Surfaces and Interfaces 7",
Jackson Hole, Wyoming (USA), 15-20 juillet
2007
 « Ordering on a crystalline substrate: from
the monolayer to the smectic bulk. »,
E. Lacaze, M. Goldmann, M. Alba,
J.-P. Michel, A. Apicella, M.P. De Santo,
R. Barberi, N. Katsonis, B. Feringa, “31th International Symposium on the Dynamic
Properties of Solids (DyProSo XXXI)”, Porto
(Portugal), September 2007.
 « Science and Technology of the Mesophases
and Molecular Materials (STM3) », E. Lacaze,
R. Rodriguez, J. Jupille, workshop, Cetraro
(Italie), octobre 2008.
 « Effect of reconstructions and adsorptions on
the optical properties of semiconductor surfaces », Y. Borensztein, International School
of Solid State Physics, 40th Course/School:
EPIOPTICS 2008 Erice (Italie), 20-27 June
2008
 « Utilisation des faisceaux X rasants aux interfaces molles : diffusion, diffraction, fluores-





140
cence et radiolyse de surface. », M. Goldmann,
6ème rencontres scientifiques de St Aubin LLBSOLEIL : étude de la matière molle, Saint
Aubin, 18-19 mars 2008.
« Plenary talk: Grazing Incidence X Ray Diffraction On Periodic Nanostructured Surfaces: A Key For The Study Of Surface Elasticity. », B. Croset, 10th Conference on Surface
X-ray and Neutron Scattering, Synchrotron
Soleil, St Aubin, 2-5 juillet 2008.
« Direct observation of elastic displacement
modes by grazing-incidence X-ray diffraction. », G. Prévot, Ecole d’été “Nanostress”,
Cargese, 29 septembre – 4 octobre 2008
« An example of analytical approach in linear
elasticity: The Eshelby problem and some derivatives. », B. Croset, Cours donné à l’école
« Mécanique des nano-objets », GDR Mécano,
Autrans mars 2010.
« Monitoring of the plasmon resonance in
gold nanoparticles for investigating goldbased catalysts in reactive atmosphere. »,
Y. Borensztein, International School of Solid
State Physics, 41rst course/School:
EPIOPTICS 11 Erice (Italie), 20-27 July
2010.
« How supramolecular architec-tures of
phthalocyanine thin films organize on silicon », N. Witkowski, Nanoscienceand Nanotechnology 2010, Frascati, Italie, septembre
2010
« Propriétés optiques de plasmon de catalyseurs nanoparticules d'or / oxydes, sous gaz
oxydants et réducteurs », Y. Borensztein,
A. Djedidi, L. Delannoy, C. Louis,
R. G. Barrera, Session plénière du GDR Nanoalliages, Florence, 31 mai-2 juin 2011.
« Two examples for future need in Liquid surface studies: alkane semifluo-rinated Langmuir monolayers and surface radiolysis. »,
M. GoldmannEuropean XFEL Users’ Meeting
2011 – HASYLAB Users’ Meeting 2011, Hambourg (Allemagne), 26-28 Janvier 2011.
« When optics reaches catalysis science: use
of the plasmon resonance of gold nanoparticles for studying their catalytic reactivity. »,
Y. Borensztein, L. Delannoy, C. Louis,
R. G. Barrera, "Optics of Surfaces and Interfaces 9" Conference, Cancun (Mexique), 20-26
septembre 2011.
« Morphological instability of a thin, strained
film with wetting interactions : a continuun
description », J.-N. Aqua, CECAM meeting,
modeling wetting phenomena, Lausanne,
(Suisse), septembre 2011.




« Nanoparticles self-assemblies induced by
the liquid crystal matrices. », E. Lacaze,
D. Coursault, J. Pendery, H. Ayeb, J. Grand,
N. Félidj, A. Mlayah, Y. Borensztein,
B. Donnio, Workshop “New Horizons of Colloidal Science: Fundamentals and Applications”, Sète (France), octobre 2012.
« Diffraction de rayons X en incidence rasante sur des surfaces nanostructurées ou
comment "voir" les relaxations élastiques
dans l'espace réciproque », G. Prévot, 26èmes
Journées Surfaces-Interfaces, Saclay, 26-28
janvier 2012.
« Self-organization under control : a dynamic
approach for quantum dots », J.-N. Aqua,
X. Xu, Internatinal Conference on NANOstructures Self-Assembly, S. Margherita di
Pula (Italie), juin 2012.
« Unexpected self-assembled properties in
copolymers Langmuir monolayer », M. Goldmann, SXNS 12, Calcutta (Inde), 24-28 juillet
2012.



Conférences orales dans congrés
 « Monocouches d’alcanes semi-fluorés. »,
L. Bardin, M.-C. Fauré, P. Fontaine,
E. Filipe, M. Goldmann, Congrés
d’expression Française des Cristaux Liquides (CFCL 2007), Bordeaux 10-13 septembre 2007.
 « Revision of conventional reflectance anisotropy spectroscopy for novel applications. », N. Witkowski, 11th Circular Dichroism conference, Groningen, Pays-bas, septembre 2007.
 « Métalisation de brosses polyélectrolytes
planes et sphériques. », F. Muller, Y. Tran,
P. Perrin, M. Goldmann, 11 ème journée de la
matière condensée Strasbourg, 25-29 août
2008.
 « Croissance de nanoparticules sur supports
nanostructures auto-organisés. », G. Prévot,
H. Guesmi, B. Croset, Journée Nucléation –
croissance, Cnano-IdF, Paris, 11 janvier
2008.
 « Comment et pourquoi ordonner un film
cristal liquide sur un substrat monocristallin ? », E. Lacaze, M. Goldmann, M. Alba,
J.-P. Michel, A. Apicella, M.P. De Santo,
R. Barberi, 6ème rencontres scientifiques de
St Aubin LLB-SOLEIL : étude de la matière
molle, Saint Aubin France, 18-19 mars
2008.
 « Self-assembly of gold nano-particles in
Liquid Crystal phases. », E. Lacaze,
H. Sellame, E. Audras, N. Deau, T. Sadoun,





141
N. Felidj, J. Grand, S. Trong, R. Barberi,
Intern. Liq. Cryst. Conf. (ILCC08), Jeju
(Corée), juillet 2008.
« Etudes des propriétés physico-chimique et
viscoélas-tique des couches de la protéine
hydrophobin à l’échelle locale. »,
S. Houmadi, R. D. Rodriguez, S. Longobardi, P. Giardina, M.-C. Fauré,
M. Giocondo, E. Lacaze, 12 ème journée de la
matière condensée, Troyes, 25-29 août
2008.
« STM and optical spectroscopies for submonolayer monitoring of the adsorption of
benzene derivatives on Si(100) in UHV. »,
O. Pluchery, R. Coustel, N. Witkoswki,
L. Soukiassian, Y. Borensztein, International Conference on Nanoscience + Technologies (ICN+T), Keystone-CO (USA), juillet 2008.
« Microscopie STM et spectroscopies optiques pour le suivi sous UHV de
l’adsorption sur le silicium de quelques dérivés du benzène. », O. Pluchery, R. Coustel,
L. Soukiassian, N. Witkowski,
Y. Borensztein, PAMO [Physique Atomique
et Moléculaire et Optique] Lille, juillet
2008.
« Sélectivité des spectroscopies SFG/DFG de
la surface de nanoparticules d’or fonctionnalisées : de la monocouche à la particule
unique. », C. Humbert, B. Busson,
E. Lacaze, O. Pluchery, GdR Or-Nano, Bordeaux, mars 2008.
« Decoration of liquid crystal defects for
gold nanoparticles self-assembly. »,
E. Lacaze, H. Sellame, E. Audras, N. Deau,
T. Sadoun, N. Felidj, J. Grand, S. Trong,
R. Barberi, European Conf. on Liq. Cryst.
2009 Colmart, avril 2009.
« Plasmon properties of hybrid systems:
Gold nanoparticles / liquid crystals. »,
E. Lacaze, H. Ayeb, H. Sellame, N. Felidj,
J. Grand, S. Trong, R. Barberi, Optics of
Liquid Crystals (OLC2009), Erice (Italie),
octobre 2009.
« Modification de la résonance de plasmon
de nanoparticules d'or supportées sur TiO2
sous différentes atmosphères. »,
Y. Borensztein, L. Delannoy, R. Barrera,
C. Louis, A. Djedidi, Session plénière GDR
OR-Nano, Dijon, 3-5 novembre 2009
« Synthèse radiolytique de nano-objets organo-métalliques d’architecture contrôlée. »,
M.-C. Fauré, J. Attia, P. Fontaine,
E. Lacaze, S. Rémita, M. Goldmann, Col-









loque Nano-Hybrides 6, la Marana 6-10 juin
2009.
« Evidence for Highly Organized Large parameter Crystal in Semi-Fluorinated Alkane
Langmuir Monolayer. », L. Bardin, M.C. Fauré, E. J. M. Filipe, P. Fontaine,
M. Goldmann, 13th International Conference
on Organised Molecular Films, LB13 Quebec
(Canada) 19-22 juillet 2010.
« Sixton-rectangles in the structure of ultrathin alumina layers on metals. », G. Prévot,
A. Naitabdi, R. Bernard, Y. Borensztein, 27th
European Conference on Surface Science,
Groeningen (Pays-bas), 29 août – 3 septembre 2010.
« Monitoring of the plasmon resonance of
gold nanoparticles in Au/TiO2 catalyst under oxidative and reducing atmospheres. »,
Y. Borensztein, L. Delannoy, R. Barrera,
C. Louis, A. Djedidi, 15th International
Symposium on Small particles and Inorganic Clusters, Oaxaca, Mexique, 19-24 septembre 2010.
« Adsorption of lutetium phthalocyanines
on hydrogenated silicon substrates. »,
S. Boudet, I. Bidermane, N. Witkowski,
Y. Borensztein, 27th European Conference
on Surface Science, Groningen (Pays-Bas),
30 août – 2 septembre 2010.
« Monitoring of the plasmon resonance of
gold nanoparticles in Au/TiO2 catalyst under oxidative and reducing atmospheres. »,
Y. Borensztein, L. Delannoy, R. Barrera,
C. Louis, A. Djedidi, 27th European Conference on Surface Science, Groningen (PaysBas), 30 août – 2 septembre 2010.
« Electronic Properties of Lutethium
Phthalocyanine Thin Film. », I. Bidermane,
S. Boudet, N. Witkowski, C. Puglia, 27th
European Conference on Surface Science,
Groningen (Pays-Bas), 30 août – 2 septembre 2010.
« Substrate effect on the plasmon resonance
of flat silver nanoparticles. »,
M. Valamanesh, Y. Borensztein, C. Langlois, E. Lacaze, 27th European Conference
on Surface Science, Groningen (Pays-Bas),
30 août – 2 septembre 2010.
« Anomalies of STM-contrast in oxadiazole
monolayers on Au(111). », E. Lacaze,
A. Marchenko, A. Kapitanchuk,
J. Seltmann, L. Lehmann, 27th European
Conference on Surface Science, Groningen
(Pays-Bas), 30 août – 2 septembre 2010.
« Substrate effect on the plasmon resonance
of flat silver nanoparticles. »,








142
M. Valamanesh, Y. Borensztein, C. Langlois, E. Lacaze, 27th European Conference
on Surface Science, Groningen (Pays-Bas),
30 août – 2 septembre 2010.
« STM Observation of Switching Effects in
Monolayer’s Of Photochromic Molecules
Adsorbed on Au(111). », S. Snegir,
A. Marchenko, Y. Pei, S. Mazerat,
A. Léaustic, G. Gavrel, E. Lacaze, 27th European Conference on Surface Science, Groningen (Pays-Bas), 30 août – 2 septembre
2010.
« Optical charac-terization of supported
gold nanoparticles for plasmonic biosensors. », O. Pluchery, E. Lacaze, M. Simion,
M. Miu, A. Bragaru, A. Radoi, The 33rd International Semiconductor Conference (CAS
2010), Sinaia (Roumanie), octobre 2010.
« Hybrid cholesteric liquid crystal/Gold
nano-particles films for new kind of plasmonic properties. », E. Lacaze, H. Ayeb,
H. Sellame, N. Felidj, J. Grand, S. Trong,
A. Mlayah, 11th Eur. Conf. on Liquid Crystals, Maribor (Slovénie), Feb. 06-11th 2011.
« Optically active hybrid systems gold nanoparticles/ cholesteric liquid Crystal. »,
E. Lacaze, H. Ayeb, H. Sellame, N. Felidj,
J. Grand, S. Trong, A. Mlayah, Ferroelectric
Liquid Crystal (FLC11), Niagara Falls
(Canada), August 2011.
« 1D self-assemblies of gold nano-particles
in liquid crystal films. », D. Coursault,
H. Ayeb, E. Lacaze, J. Grand, G. Levi,
S. Trong, N. Felidj, B. Zappone, A. Mlayah,
International Liquid Crystal Elastomer
Conference (ILCEC2011), Lisbonne (Portugal), septembre 2011.
« Auto-organisation de nanoparticules d’or
par des réseaux de défauts de cristaux liquides. », D. Coursault, H. Ayeb, J. Grand,
E. Lacaze, GDR CNRS "Or-nano", Toulouse,
(France), 16-18 mars 2011.
« Auto-organisation de nanoparticules d’or
par des réseaux de défauts de cristaux liquides. », D. Coursault, J. Grand,
B. Zappone, H. Ayeb, G. Lévi, E. Lacaze,
Colloque francophone des cristaux liquides,
Rennes, (France), 8-11 septembre 2011.
« Auto-organisation de nanoparticules d’or
par des réseaux de défauts de cristaux liquides. », D. Coursault, J. Grand,
B. Zappone, H. Ayeb, G. Lévi, E. Lacaze,
GDR Plasmonique moléculaire et spectroscopies exaltées (PMSE), Meudon, (France)
13-14 octobre 2011.









« Kinetics of gas adsorption on gold nanoparticles in catalysts, real-time monitored
by plasmon resonance investigation. »,
Y. Borensztein, L. Delannoy, B. Van Duppen, C. Louis, R. G. Barrera, TAILOR 2012
(TAILored surfaces in Operando conditions:
structure and Reactivity), Autrans, 19-21
mars 2012.
« Auto-organisation de nano-particules d’or
par des réseaux de défauts de cristaux liquides. », D. Coursault, J. Grand, H. Ayeb,
B. Zappone, G. Lévi, N. Félidj, E. Lacaze,
GDR CNRS "Or-nano", Poitiers, (France),
19-21 mars 2012.
« Contrôle de la LSPR de nanoparticules
d'or par une matrice cristal liquide. »,
J. Pendery, D. Coursault, J. Grand,
H. Ayeb, B. Donnio, J.-L. Gallani,
B. Zappone, G. Lévi, Y. Borenstzein,
N. Félidj, E. Lacaze, GDR PMSE, Journée
« Elaboration de systèmes plasmoniques
hybrides et/ou fonctionnels, propriétés optiques », Paris, (France), 29 mars 2012.
« Linear self-assembly of nanoparticles
within smectic liquid crystal defect pattern. », D. Coursault, J. Grand, H. Ayeb,
B. Zappone, G. Lévi, N. Félidj, E. Lacaze,
Nano Structures and Self-Assembly International conference (Nano SEA 2012), Cagliari (Italie), 25-29 juin 2012.
« A matrix of unidirectionally oriented
smectic defects forces linearself-assembly of
nanoparticles. », D. Coursault, J. Grand,
B. Donnio, J. Olesiak-Banska, B. Zappone,
N. Félidj, J.-L Gallani, K. Matczyszyn,
E. Lacaze, International Conference on
Liquid Crystals (ICLC2012), Mainz (Allemagne), 19-24 août 2012.
« Control of Discotic Liquid Crystals monolayer self-assemblies by molecular engineering. », P. Sleczkowski, N. Katsonis,
K. Uchida, E. Lacaze, International Conference on Nanoscience+Technologie (ICN+T),
Paris, juillet 2012.
« Control of Discotic Liquid Crystals monolayer self-assemblies by molecular engineering. », P. Sleczkowski, N. Katsonis,
K. Uchida, E. Lacaze, PhoBiA Annual
Nanophotonics International Conference PANIC 2012, Wrocslaw (Pologne), mai
2012.
« Dépôt de nanoparticules d’or sur silicium
pour des applications en électronique. »,
O. Pluchery, L. Caillard, A.-F. LamicHumblot, Y. Chabal, GdR Or-Nano, Poitiers, mars 2012.



« STM And FTIR Spectroscopy For SubMonolayer Monitoring Of The Adsorption
Of Benzene Derivatives On Si(100) In
UHV. », O. Pluchery, Y. Houari, F. Finocchi,
International Conference on Nanoscience +
Technologies (ICN+T), Paris, juillet 2012.
« Evidence for single electron tunnel junction using gold nanoparticles. », L. Caillard,
O. Seitz, P. Campbell, Y. Chabal,
O. Pluchery, International Conference on
Nanoscience + Technologies (ICN+T), Paris,
juillet 2012.
« Large parameter Crystal in SemiFluorinated Alkane Langmuir Monolayer. »,
L. Bardin, M.-C. Fauré, P. Fontaine,
M. Goldmann, 12th European Conference on
Organised Films, ECOF 12 Sheffield (Angleterre) 17-20 juillet 2012.
« STM observation of Au nanoparticles on
TiO2(110): nucleation and their behavior
under O2 Gas. », A. Wilson, R. Bernard,
Y. Borensztein, A. Naitabdi, G. Prévot,
Workshop TAILOR 2012 (Tailored surfaces
in operando conditions: structure and reactivity), Autrans, 19-21 mars 2012.
Organisation de manifestations scientifiques
143

O. Pluchery, comité d’organisation des JSI
2008 : Journées Surfaces et Interfaces, Conférence nationale, 2008, Paris.

M. Goldmann, M.-C. Fauré, organisation du
mini-colloque "Systèmes auto-assemblés sous
influence", 11ièmes Journées de la Matière
Condensée de la Société Française de Physique, 25- 29 août 2008, Strasbourg.

M. Goldmann, organisation du 14ème Colloque
Francophone des Cristaux Liquides « CFCL
2009 » 8-11 septembre 2009, Orsay.

E. Lacaze, organisation du 14ème Colloque
Francophone des Cristaux Liquides « CFCL
2009 », 8-11 septembre 2009, Orsay.

O. Pluchery, membre du Nanotechnology
Technical Committee de Gold 2009, Heidelberg (Allemagne).

E. Lacaze, G. Prévot, organisation de
l’International Conference on Nanoscience +
Technology (ICN+T), juillet 2012, Paris.

G. Prévot, organisation du Tailor Workshop,
mars 2012, Autrans.

M.-C. Fauré, R. Farha, M. Goldmann, organisation de la 14ième Conférence Internationale
consacrée aux Films Moléculaires Organisés
(ICOMF14), 10 au 13 juillet 2012, Paris.
Participation à des conseils scientifiques
(colloques, expertise,…)
 Y. Borensztein, membre du Comité AERES
de l’Institut des Sciences Moléculaires
d’Orsay, 2008
 Y. Borensztein, membre du Conseil Scientifique du Leibniz-Institute for Analytical
Science-ISAS, Dortmund - Berlin depuis 2010
 B. Croset, vice-président du PRC3, « Matter
and material properties: Structure, Organisation, Characterisation, Elaboration » du
synchrotron SOLEIL
 B. Croset, membre du Review Committe
« Surfaces and Interfaces » de l’ESRF
 B. Croset, membre du Comité AERES de
l’Institut Pprime, Poitiers, 2010
 E. Lacaze, membre de la 28ème section du
Comité National des Universités, depuis
2012
 E. Lacaze, membre du comité d’expertise de
l’ANR P3N, 2009-2011
 M. Goldmann, Co-chairman of the Soft Condensed Matter and Biopolymers Session,
ESRF upgrade programme meeting 24 octobre 2007, Grenoble
 O. Pluchery, membre de la 28ème section du
Comité National des Universités, 2007-2011
 G. Prévot, membre du PRC2, « Electronic &
magnetic property of matter, Surfaces and
Interfaces » du synchrotron SOLEIL
 G. Prévot, membre de la section 5 du Comité
National de la Recherche Scientifique, 20082012
Collaborations nationales et internationales
 Chabal Yves, Université du Texas (Dallas –
USA), co-tutelle de thèse de L. Caillard.
 Cousin Fabrice, Laboratoire Léon Brillouin
(CEA - Saclay), co-tutelle de thèse de
Z. Guennouni-Assimi.
 Katsonis Nathalie, Twente University (Twente
– Pays-Bas), co-tutelle de thèse de P. Sleczkowski.
 Puglia Carla, Université d’Uppsala (Uppsala –
Suède), co-tutelle de thèse d’I. Bidermane.
 Rosenblat Charles, Case-Western University
(Cleveland, USA), co-tutelle de thèse de J. Pendery.
 Muzikante Inta, Institute of Solid State Physics, University of Lavtia (Riga – Lettonie), partenariat Hubert Curien.
144
 Simione Monica, Institut des micro et nano
technologies de Bucarest (Bucarest – Roumanie), partenariat Hubert Curien.
 Cantin-Rivière Sophie, Laboratoire de Physicochimie des Polymères et des Interfaces (Université de Cergy-Pontoise – Cergy-Pontoise).
 Filipe Eduardo, Instituto Superior Tecnico
(Lisbonne – Portugal).
 Fontaine Philippe, Synchrotron Soleil (Saclay).
 Guenoun
Patrick,
Laboratoire
Interdisciplinaire sur l’Organisation Nanométrique et
Supramoléculaire (CEA – Saclay).
 Kraftt Marie-Pierre, Institut Charles Sadron
(CNRS – Strasbourg).
 Lebeau Luc, Laboratoire de chimie organique
appliquée (Université de Strasbourg – Illkirch).
 Remita Samy, Laboratoire de génie analytique
(Centre National des Arts et Métiers – Paris).
 Ruhlmann Laurent, Laboratoire de Chimie
Physique (Université Paris-Sud – Orsay).
 Spagnoli Sylvie, Laboratoire de Spectrométrie
Physique (Université Joseph Fourier – Grenoble).
 Tran Yvette, Perrin Patrick, Physico-Chimie
des Polymères et des Milieux Dispersés
(ESPCI Paris Tech – Paris).
 Vénien-Bryan Catherine, Institut de minéralogie et de physique des milieux condensés
(UPMC – Paris).
 Alloyeau Damien, Ricolleau Christian, Laboratoires Matériaux et Phénomènes Quantiques
(Université Denis Diderot – Paris).
 Balmes Olivier, ESRF (Grenoble).
 Barbier Luc, CEA-SPCSI (CEA – Saclay).
 Coati Alessandro, Garreau Yves, Synchrotron
Soleil (Saclay).
 Ferrer Salvador, Synchrotron Alba (Barcelone
– Espagne).
 Le Moal Séverine, Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d’Orsay (Université Paris-Sud – Orsay).
 Lundgren Ewin, Institut de Physique (Lund –
Suède).
 Masson Laurence, Centre Interdisciplinaire
des Nanosciences de Marseille (CNRS – Marseille).
 Müller Pierre, Leroy Frédéric, Centre Interdisciplinaire des Nanosciences de Marseille
(CNRS – Marseille).
 Rousset Sylvie, Repain Vincent, Laboratoires
Matériaux et Phénomènes Quantiques (Université Denis Diderot – Paris).
 Torrelles Xavier, ICMAB (Barcelone – Espagne).
 Ayeb Habib, Laboratoire de Matière Molle
(Tunis – Tunise).
 Donnio Bertrand, IPCMS (CNRS-Strsbourg).
 Duguet Etienne, Treguer Mona, Institut de
chimie de la matière condensée (CNRS – Bordeaux).
 Felidj Nordin, Grand Johan, ITODYS (Université Denis Diderot – Paris).
 Ferrarini Alberta, Dipartimento di Scienze
Chimiche, Université de Padoue (Padoue – Italie).
 Langlois Cyril, Laboratoires Matériaux et
Phénomènes Quantiques (Université Denis
Diderot – Paris).
 Marchenko Alexandre, Institute of Physics of
Kiev (Kiev – Ukraine).
 Mlayah Admen, CEMES, (CNRS – Toulouse).
 Pei Yu, Institut de Chimie Moléculaire et des
Matériaux d’Orsay (Université Paris-Sud, Orsay).
 Zappone Bruno, Université de Calabre (Rende
– Italie).
 Barois Philippe, Ponsinet Virginie, Aradian
Ashod, Centre de recherche Paul Pascal
(CNRS – Bordeaux).
 Barrera Ruben, Instituto de Fisica, Université
Natinale Autonome du Mexique (Mexico –
Mexique).
 Cattelan Denis, HORIBA Jobin Yvon S.A.S.
(Chilly-Mazarin).
 Del Sole Rodolfo, Palummo Maurizia, Dipartimento di Fisica, Université Rome « Tor Vergata » (Rome – Italie).
 Louis Catherine, Delannoy Laurent, Lamic
Anne-Félicie, Laboratoire de Réactivité de Surfaces (UPMC – Paris).
 Shkrebtii Anatoli, Institue of Technology, University of Ontario (Oshawa – Canada).
 Warenghem Marc, Unité de Catalyse et Chimie du Solide (Université Lille-Nord de France
– Lens).
 Busson Bertrand, Humbert Christophe, Laboratoire de Chimie Physique – Clio (Université
Paris-Sud – Orsay).
 Costantini Jean-Marc, CEA-DMN-SRMA (CEA
– Saclay).
 Berbezier Isabelle, Institut des matériaux, de
microélectronique et des nanosciences de Provence (Université d’Aix-Marseille – Marseille).
 Frisch Thomas, Institut NonLinéaire de Nice
(Université de Nice – Sophia-Antipolis).
Partner University Fund, C. Rosenblat
Case-Western University (Cleveland,
USA), E. Lacaze.
o Partenariat Hubert Curien, I. Muzikante,
Institute of Solid State Physics, University of Lavtia (Riga – Lettonie, Nadine
Witkowski.
o Partenariat Hubert Curien, M. Simione,
Institut des micro et nano technologies de
Bucarest (Bucarest – Roumanie), O. Pluchery.
o Partenariat Hubert Curien, A. Guarbi,
Laboratoire de Matière Molle, (TunisTunisie), M. Nobile, Institut C. Coulomb
(Montpellier), E. Lacaze.
Contrats nationaux
ANR « ReactGold » morphology and reactivity of gold nanoparticles supported on crystalline oxides, 2008-2011, R. Bernard,
Y. Borensztein, B. Croset, A. Naïtabdi,
G. Prévot.
ANR « NP/CL », Nanoparticules et cristaux
liquides, 2008-2011, E. Lacaze, H. Ayeb,
M. Goldmann.
ANR « Nanophotoswitch », 2008-2012,
E. Lacaze, S. Snegir.
ANR « Nanodiellipso », Nanoparticules,
fonctions diélectriques et ellipsométrie,
E. Lacaze, Y. Borensztein, D. Coursault.
Contrats régionaux
C’Nano IdF, 2007-2010, STM environnemental, Y. Borensztein, B. Croset,
G. Prévot.
Labex Matisse, Finacement d’un contrat
post-doctoral, O. PLuchery
Convergence UPMC « Mécanismes élémentaires et complexité du vivant : approches
interdisciplinaires », R. Farha, M-C. Fauré,
M. Goldmann.
o

o
o
o
o

o
o
o
Implication dans la formation par la recherche
Année
2007
2008
2009
2010
2011
2012
Contrats et Valorisation
 Contrats internationaux
o Réseau européen FP7-INCO, « Nanotwinning », E. Lacaze, O. Pluchery

145
Nombre des
stagiaires M1
6
9
6
5
8
3
Nombre des
stagiaires M2
1
2
7
3
3
7
Intervention en enseignement de niveau M2
M. Goldmann, responsable de la spécialité
« Physique Médicale et du Vivant » du master
Ingénierie Biomédicale de l’université Paris
Descartes.
N. Witkowski, responsable du Master international « Nanomat » de l’UPMC.
E. Lacaze, cours « Surfaces of soft matter »,
M2 Nanomat, UPMC, depuis 2010.
E. Lacaze, cours « Microscopie en champ
proche et matière molle », M2 Biophysique,
UPMC, depuis 2008.
E. Lacaze, cours « Microscopie en champ
proche et matière molle », M2 professionnel
« Lasers, matériaux, milieux biologiques »,
UPMC, depuis 2008.
146
Axe III : Structure, dynamique et réactions aux interfaces
E8 : Dynamique des interfaces (S. Akamatsu)
Liste des chercheurs et enseignants-chercheurs
Akamatsu Silvère
CR1
CNRS
Bottin-Rousseau
MCF
UPMC
Sabine
Faivre Gabriel
DR2
CNRS
Liste des ingénieurs
Ott Patricia
Picard Christian
départ : 05/04/2010
IE2
CNRS
IE2
Paris 7
central. Nos travaux s’appuient sur l’observation
en temps réel de la solidification d’alliages modèles transparents et métalliques, minces (2D) ou
massifs (3D). L’expérimentation in situ fournit
des informations incomparablement fiables et
donne la clé d’accès à l’élucidation de questions
d’intérêt large. Notre équipe a ainsi réalisé des
avancées majeures sur des problèmes de sélection morphologique, de défauts topologiques,
d’effets cristallographiques, de forçage, de structures multi-échelles et de croissance facettée.
Eléments chiffrés.
Plusieurs innovations techniques (observation en échantillons 3D), et la conception
d’instruments originaux [solidification directionnelle en échantillons minces (SDEM) d’alliages
métalliques ; solidification directionnelle en rotation] ont permis, entre autres, la mesure in situ
de quantités physiques (anisotropie interfaciale,
coefficients de diffusion) difficiles d'accès. La
comparaison entre expériences et simulations
numériques (champ de phase), grâce à nos collaborations avec des théoriciens, est aussi un atout
de taille.
Bilan succinct de la production scientifique
Année
2007
2008
2009
2010
2011
ACL
3
ACLN
C-INV
3
2
2
C-COM
2
Nombre de doctorants et post-docs
Année
2007
Nombre
des doctorants
Nombre de
thèses
soutenues
1
1
Post-docs
Une thèse (M. Perrut, 2007) a été soutenue
et une chercheure, M. Serefoglu (post-doc CNES),
a travaillé 2 ans dans l’équipe. Le travail d’une
IE chimiste (P. Ott) renforce l’autonomie et la
réactivité de l’équipe. Nos travaux motivent des
collaborations fructueuses et des entreprises
novatrices [expériences en micropesanteur ; micromanipulation laser]. Nous sommes actifs dans
des structures pluridisciplinaires transverses à
visées fondamentales (GDR Champ de phase) ou
appliquées (GDR Solidification des alliages métalliques ; organisation de Frontiers in Solidification Science, TMS). L’un de nous (SA) est Editeur
au Journal of Crystal Growth.
2008
2009
2010
1
2011
1
2012
Nos recherches concernent la dynamique
des fronts de solidification, en tant que processus
d’auto-organisation aux interfaces mobiles dans
des systèmes multiphasiques hors équilibre (outof-equilibrium pattern formation). La solidification produit des formes de croissance cristalline
diffusive variées (dendrites, eutectiques) à des
échelles multiples. L’évolution spatio-temporelle
de ces structures multistables et labiles est sensible à l’environnement. Les microstructures de
solidification sont une trace de cette dynamique.
Elles donnent à l’alliage des propriétés remarquables, dont la maîtrise est un enjeu industriel
1) Solidification eutectique
Akamatsu S., Bottin-Rousseau S., Faivre G., Perrut M., Serefoglu M.
Les mélanges eutectiques binaires se solidifient
sous la forme d’alliages biphasés (phases α et β).
En solidification directionnelle (à vitesse constante V dans un gradient de température fixe),
on obtient des structures stationnaires quasi
planes, avec une alternance périodique, hexagonale ou en bandes, des cristaux α et β. Les microstructures fibreuses ou lamellaires ainsi formées sont des composites naturels d’intérêt in147
dustriel (métaux, céramiques). Leur taille caractéristique (typiquement 10 µm pour V = 1 µm/s),
diminue comme V-1/2, et descend en dessous du
micron pour de fortes valeurs de V. La dynamique spatio-temporelle de ces structures est
très mal comprise, surtout en 3D.
1.2 Eutectiques ternaires univariants [8]
L’étude fondamentale de la dynamique de
solidification d’alliages ternaires près du point de
rencontre de trois vallées eutectiques du diagramme d’équilibre est un domaine quasi vierge.
En solidification univariante (solide biphasé)
d’un alliage à base SCN-DC, nous avons découvert une morphologie stationnaire bi-échelle en
forme de cristal-aiguille, la dendrite biphasée
spiralée, à la surface de laquelle les deux phases
α et β forment une sous-structure de croissance
spirale. Ce nouvel objet dynamique, dont nous
avons établi les lois d’échelle, est sans doute la
clé de l’interprétation des micro-structures de
nombreux alliages industriels.
1.1 Solidification eutectique 3D [1],[3-5],[7]
Nous avons amélioré les performances de
notre dispositif DIRSOL-0 d’observation en vision
oblique (vidéomicroscope longue-distance) en
fond noir d’alliages eutectiques transparents
(CBr4-C2Cl6 ; succinonitrile-d,camphre, ou SNCDC) dans des échantillons épais (jusqu’à 500 µm).
Eutectiques lamellaires. Nous avons montré
qu’en conditions idéales, à l’issue d’un bref transitoire, une structure labyrinthique «figée»
s’installe. Des structures lamellaires régulières
ne se forment que si la symétrie du système est
légèrement brisée (biais thermique). Ces résultats sont pleinement confirmés par les simulations numériques (A. Parisi et M. Plapp).
Eutectiques fibreux. L'espacement interfibre
moyen <λ> reste compris entre des seuils
d’élimination et de branchement (λbr) que nous
avons localisés. Par ailleurs, une courbure des
isothermes à très grande échelle (>>λ) provoque
un lent étirement de la structure, induisant de
nombreux branchements et la production de défauts topologiques. Cette imperfection thermique
existe probablement dans tout dispositif. Elle
conduit à un régime d'étirement-branchement où
<λ> sature près de λbr. La distribution finale est
indépendante des conditions initiales. Ceci clôt la
question de la «sélection» de l’espacement eutectique (forçage près d’un point de stabilité marginale).
Prototype « TRANSPARENT ALLOYS » Notre
projet européen (ESA) d’expériences en micropesanteur dans la station orbitale internationale
(ISS), au titre duquel nous recevons un financement du CNES, regroupe des équipes de quatre
pays européens. Notre participation aux tests de
validation du prototype chez l’industriel (QinetiQ, Anvers) contractant de l’ESA a été déterminante. L’optique de l’appareil est conçue sur la
base de DIRSOL-0. Notre but scientifique principal est la mise en évidence de domaines de
coexistence lamelles-fibres dans les eutectiques.
Nous inspirant des travaux récents de M. Serefoglu et R. Napolitano (Ames, Iowa), nous avons
abordé cette question sous l’angle des «effets de
confinement» (étude en cours). A l’opposé, la micropesanteur permettra de nous débarrasser de
la convection dans le liquide dans des échantillons de grande taille.
1.3 Echantillons minces métalliques [9]
Nous avons adapté la SDEM aux alliages
eutectiques métalliques à bas point de fusion.
Nous avons appliqué une méthode de caractérisation in situ à l’alliage eutectique In-In2Bi, par
analyse du phénomène de diffusion de la phase
(réponse linéaire à une modulation de grande
longueur d’onde) et de l’instabilité d’Eckhaus. On
mesure ainsi la valeur de quantités physiques
fines (constante d’échelle des eutectiques, coefficient de diffusion chimique, coefficient capillaire).
Cette méthode doit pouvoir être étendue à des
alliages d’intérêt industriel.
1.4 Anisotropie des joints interphase [11,13]
La théorie de la solidification eutectique a
été élaborée sous l'hypothèse d'une isotropie totale. Cette hypothèse convient, dans les métaux
et les alliages non-facettés en général, pour les
interfaces solide-liquide, mais elle éclipse le cas,
prédominant dans les alliages métalliques (e.g.
Al-Cu), où les solides α et β peuvent être en relation d’épitaxie et où, en conséquence, les interfaces αβ ont une forte anisotropie de leur énergie
interfaciale (anisotropie αβ).
Structures lamellaires
ancrée et isotrope dans
des grains eutectiques
voisins. SDEM de
CBr4-C2Cl6 et d’InIn2Bi.
Nous proposons une théorie (2D) qui prédit
l’accrochage dynamique de la direction des lamelles sur un plan de faible énergie. Cette théorie stipule qu’une structure dérivante se forme
sous l’effet d’une forte anisotropie αβ et délivre
des lamelles inclinées d’un angle tel que le vecteur tension de surface (et non pas le joint
d’interphase) est aligné avec l’axe du gradient.
Cette approximation est en accord avec nos ob148
servations en SDEM de CBr4-C2Cl6 et In-In2Bi.
Nous l’avons testée avec un nouveau montage de
solidification directionnelle en rotation qui permet de faire varier continûment l’orientation des
cristaux sur 360° dans un plan (l’orientation relative α-β ne change pas). En rotation continue, une
moitié de l’échantillon se solidifie (l’autre fond).
On reconstruit la trajectoire des trijonctions sur
plusieurs tours. Nous montrons que ces trajectoires sont homothétiques à la forme de Wulff 2D
des joints interphase. La dynamique accrochée
au voisinage d’orientations instables (au sens de
Herring) du joint interphase, et le problème « réel » 3D (textures de solidification) restent des
questions ouvertes.
Liste des post-docs
Serefoglu Melis
2010-2011
Publications
1. S. Bottin Rousseau, M. Perrut, C. Picard,
S. Akamatsu & G. Faivre, "An experimental
method for the in situ observation of eutectic
growth patterns in bulk samples of transparent alloys". Journal of Crystal Growth 306,
465-472 (2007).
2. A. Pons, A. Karma, S. Akamatsu, M. Newey,
A. Pomerance, H. Singer, W. Losert "Feedback control of unstable cellular solidification
fronts". Physical Review E 75, 021602 (2007).
3. S. Akamatsu, S. Bottin Rousseau, M. Perrut,
G. Faivre, V. Witusiewicz, L. Sturz "Realtime study of thin and bulk eutectic growth
in succinonitrile–(d) camphor alloys". Journal
of Crystal Growth 299, 418-428 (2007).
4. M. Perrut, S. Akamatsu, S. Bottin-Rousseau
& G. Faivre, "Long-time dynamics of the directional solidification of rodlike eutectics".
Physical Review E 79, 032602 (2009).
5. M. Şerefoğlu & R.E. Napolitano, "Onset of rod
eutectic morphology in directional solidification". International Journal of Cast Metals
Research 22, 228-231 (2009).
6. T. Börzsönyi, S. Akamatsu & G. Faivre,
"Weakly faceted cellular patterns versus
growth-induced plastic deformation in thinsample directional solidification of monoclinic
biphenyl". Physical Review E 80, 051601
(2009).
7. M. Perrut, A. Parisi, S. Akamatsu, S. BottinRousseau, G. Faivre, M. Plapp "Role of
transverse temperature gradients in the generation of lamellar eutectic solidification patterns". Acta Materialia 58, 1761-1769 (2010).
8. S. Akamatsu, M. Perrut, S. Bottin-Rousseau
& G. Faivre, "Spiral Two-Phase Dendrites".
Physical Review Letters 104, 056101 (2010).
9. S. Akamatsu, S.Bottin-Rousseau & G. Faivre,
"Determination of the Jackson-Hunt constants of the In-In (2) Bi eutectic alloy based
on in situ observation of its solidification dynamics". Acta Materialia 59, 7586-7591
(2011).
10. M. Şerefoğlu, R. Napolitano & M. Plapp,
"Phase-field investigation of rod eutectic
morphologies under geometrical confinement". Physical Review E 84, 011614 (2011).
11. S. Akamatsu, S. Bottin-Rousseau, M.
Şerefoğlu & G. Faivre, "A theory of thin lamellar eutectic growth with anisotropic interphase boundaries". Acta Materialia 60,
3199–3205 (2012).
2) Cellules facettées [6]
Akamatsu S., Faivre G.
Par opposition aux interfaces "rugueuses" à
l’échelle atomique, les facettes ont en théorie une
cinétique de croissance très lente. Cependant, si
suffisamment de défauts de réseau affleurent à
l'interface, la cinétique facettée perd ce caractère
singulier. Des cellules et dendrites facettées stationnaires se forment alors, dont nous avons fait,
avec T. Börzsönyi (Budapest), la première observation en SDEM de biphényl. Nos résultats
s’accordent avec les travaux théoriques récents
(validité du critère de microsolvabilité). [La stabilité morphologique de ces fronts est limitée par
un phénomène de déformation plastique périodique dont nous donnons une interprétation en
termes de contraintes thermiques.]
3) Micromanipulation [2]
Akamatsu S.
Une étude combinant des travaux numériques (A. Karma) et expérimentaux (séjour dans
l’équipe de W. Losert, UMD) a montré l'efficacité
d'une méthode de contrôle de fronts cellulaires
instables par boucle de rétroaction (feedback control). C’est, à l’origine, un défi d’ingénieur : contrôler les micro-structures de solidification par
intervention directe localisée. Le dispositif clé est
un système de multipinces optiques (Arryx).
Cette approche perturbative ouvre des perspectives fondamentales totalement neuves. Nous
venons d’installer un dispositif semblable à
l’INSP.
Rayonnement et attractivité académiques
Liste des professeurs et chercheurs invités
JuinKoç UniverSerefoglu Melis
juillet
sity, Istan2012
bul
149
12. R.E. Napolitano & M. Şerefoğlu, "Control and
Interpretation of Finite-Size Effects and Initial Morphology in Directional Solidification
of a Rod-Type Eutectic Transparent MetalAnalog". JOM 64, 68-75 (2012).
13. S. Akamatsu, S. Bottin-Rousseau, M.
Şerefoğlu & G. Faivre, "Lamellar eutectic
growth with anisotropic interphase boundaries: Experimental study using the rotating
directional solidification method". Acta Materialia 60, 3206-3214 (2012).



Thèses et HDR

« Dynamique des fronts de solidification eutectique » ; Perrut Mikaël, thèse UPMC, 2007
 Silvère Akamatsu, HDR (2008)

Conférences invitées dans congrés
 «Real-time observation of the dynamics of
lamellar and rod-like eutectic microstructures» ; S. Akamatsu, S. Bottin-Rousseau,
M. Perrut, G. Faivre; TMS Annual Meeting ; Orlando (USA) ; février 2007
 « Détermination expérimentale d’un nouveau type d’eutectiques irréguliers» ; S.
Akamatsu, S. Bottin-Rousseau, G.
Faivre; JA SF2M; Paris (France) ; juin
2008
 « Real-time observation of the formation
of eutectic solidification fronts in bulk
samples » ; S. Akamatsu; DGKK Kinetik
Seminar; Aachen (Allemagne) ; mars
2008
 « Real-time observation of eutectic solidification fronts » ; S. Akamatsu ; Workshop on Crystal Growth; ESTEC Noordwijk (Pays-Bas) ; juin 2008
 « Experimental evidence for a new class
of irregular eutectics» ; S. Akamatsu, S.
Bottin-Rousseau, G. Faivre; TMS Annual
Meeting ; San Francisco (USA) ; mars
2009
 « Spacing selection by curved isotherms
in rod-like eutectic solidification » ; S.
Bottin-Rousseau, M. Perrut, S. Akamatsu, G. Faivre; TMS Annual Meeting ; San
Francisco (USA) ; mars 2009
 « Two-phased spiral dendrites » ;
 S. Akamatsu, S. Bottin-Rousseau, M.
Perrut, G. Faivre ; TMS Annual Meeting
; San Diego (USA) ; mars 2011


S. Akamatsu, G. Faivre; EUROMAT;
Nürenberg (Allemagne) ; septembre 2007.
« Sélection de l’espacement d’un eutectique fibreux par des isothermes courbes
» ; S. Bottin-Rousseau, M. Perrut, S.
Akamatsu, G. Faivre; JA SF2M; Paris
(France) ; juin 2008
« Two-phased helix dendrites » ; S. Akamatsu, S. Bottin-Rousseau, G. Faivre;
EUROMAT; Glasgow (UK) ; sept. 2009
« Drifting to regularity: Role of lateral
temperature gradients in the generation
of eutectic solidification patterns » ; S.
Akamatsu, S. Bottin-Rousseau, M. Perrut, G. Faivre; EUROMAT; Glasgow
(UK) ; sept. 2009
« Eutectic growth patterns in the presence of a strong anisotropy of interphase
boundaries » ; S. Bottin-Rousseau, S. Akamatsu, M. Serefoglu, G. Faivre ; ICASP
3 ; Rolduc (Pays-Bas) ; juin 2011
« Dynamics of rod eutectic growth patterns in confined geometry » ; M.
Serefoglu, S. Akamatsu, S. BottinRousseau, G. Faivre ; ICASP 3 ; Leoben
(Autriche) ; juin 2011
« Experimental and numerical study of
the effects of interphase-boundary anisotropy on lamellar eutectic growth patterns » ; S. Akamatsu, S. BottinRousseau, M. Serefoglu, G. Faivre ;
EUROMAT; Montpellier (France) ; sept.
2011
Organisation de manifestations scientifiques
 Faivre Gabriel, TMS Annual Meeting, «Frontiers in Solidification Science», 2007, Orlando
(USA)
Comités éditoriaux pour les journaux
 Silvère Akamatsu, Editor, Journal of Crystal
Growth
Participation à des conseils scientifiques
(colloques, expertise,…)
 Silvère Akamatsu, Comité d’Experts UPMC
Collaborations nationales et internationales (préciser si formalisé : faire apparaître le
nom du contrat)
 Rex, Stephan (ACCESS, Aix-la-Chapelle),
groupe SETA de l’ESA
 Losert, Wolfgang (UMD)
 Plapp, Mathis (Ecole Polytechnique)
 Karma, Alain (NEU, Boston)
Conférences orales dans congrés

« In situ dynamics of rod-like eutectic
fronts » ; M. Perrut, S. Bottin-Rousseau,
150
2007
2008
2009
2010
2011
2012
Contrats et Valorisation
 Contrats nationaux
o CNES (via le GDR MFA)
Implication dans la formation par la recherche
Année
Nombre des
stagiaires M1
Nombre des
stagiaires M2
151
1
1
1
2
Axe III : Structure, dynamique et réactions aux interfaces
E9 : Mécanique multi-échelles des solides faibles (T. Baumberger)
Liste des chercheurs et enseignants-chercheurs
Baumberger TrisPR1
Paris 7
tan
Cohen-Addad SylUniversité
vie
PR2
Marne-Laarrivée : 01/09/2010
Vallée
Université
Höhler Reinhard
PR1
Marne-Laarrivée : 01/09/2010
Vallée
Ronsin Olivier
MCF
Paris 7
Bureau Lionel
CR1
CNRS
départ :31/08/2010
Liste des émérites et bénévoles
Caroli Christiane
DREM
matériaux vitreux. La convergence de savoirfaire théoriques et expérimentaux, à l'interface
entre la physique, la mécanique et la (bio-, physico-)chimie nous ont permis d'identifier de nombreux mécanismes fondamentaux à l'œuvre dans
ces matériaux. En retour, cette compréhension
ouvre la voie à la conception rationnelle de systèmes modèles de structure complexe (hybride,
inhomogène ou fortement hiérarchique) aux propriétés mécaniques optimisées.
1) Rhéologie non-conventionnelle de solides
faibles.
Baumberger Tristan, Caroli Christiane, Ronsin
Olivier, Bureau Lionel, Bou-Malham Ibrahim.
[1–3], [6], [8–10], [14–17], [23], [24].
CNRS
Des conditions extrêmes de confinement, de taux
de cisaillement ou de contrainte peuvent être
atteintes dans des joints adhésifs (Machine à
force de surface SFA [2,16]), à des interfaces frottantes [3,24]) ou au voisinage immédiat d’une
tête de fracture [8,14]. Ces zones jouent ainsi le
rôle de nanorhéomètres.
Eléments chiffrés.
Bilan succinct de la production scientifique
Année
2007
2008
2009
2010
2011
2012
ACL
4
2
5
10
4
4
ACLN
0
0
0
0
0
0
C-INV
0
0
1
6
5
4
C-COM
0
0
0
1
7
3
Faits marquants :
– Un liquide simple (OMCTS) nanoconfiné dans
le SFA se comporte à mesure que le confinement
augmente comme un liquide surfondu approchant sa transition vitreuse [16]. Parallèlement,
l’observation de la nucléation-croissance lors des
transitions d’amincissement de films liquides
nanoconfinés [6] indique que la dynamique des
fronts d’éjection associés ne peut pas être interprétée dans le cadre de modèles hydrodynamiques simples.
– La rhéologie des chaînes pendantes confinées
dans un joint frottant, couplée à leur cinétique
d’adhésion activée thermiquement, contrôle la
dynamique et la structure des fractures interfaciales quasi-statiques localisées à une interface
gélatine/verre (“pulses de glissement”) [24].
– Des effets de cisaillement fort sont aussi observés en rhéométrie classique, au cours de la prise
sous cisaillement d’un gel physique : on observe
la localisation du cisaillement en bandes qui se
ferment à mesure que la gélation progresse [23].
– Nous avons démontré et expliqué l’effet de
l’échange d’ions en tête de fracture sur la vitesse
de rupture d’un gel de polyélectrolyte [14]. Ce
mécanisme a des effets spectaculaires : la diffu-
Nombre de brevets déposés de 2007 à juin 2012 :
Nombre de doctorants et post-docs
Année
Nombre
des doctorants
2007
1
2008
1
Nombre de
thèses
soutenues
Post-docs
1
2009
1
2010
2
2011
2
1
2012
3
1
Les "solides faibles", comme les hydrogels et les
mousses aqueuses, présentent une forte sensibilité aux perturbations thermiques ou mécaniques
et sont susceptibles de s'écouler et/ou de relaxer
sur de grandes échelles de temps, à l'instar des
152
sion d’une goutte de solution de NaCl de concentration physiologique en tête de fracture suffit à
en augmenter la vitesse de propagation d’un facteur dix en une fraction de seconde. Ceci a des
implications importantes pour l’utilisation de
gels d’alginate en ingénierie tissulaire.
3) Matériaux mous optimisés : approche
bioinspirée.
Baumberger Tristan, Caroli Christiane, Ronsin
Olivier, Souguir Hayfa (thèse). [27]
Nous inspirant des réseaux polymères biologiques (e.g. matrice extracellulaire, tendon, …)
qui combinent des liaisons interchaînes de nature différente (H, ioniques, voire covalentes) et
sont remodelées en permanence par des enzymes,
nous mettons au point des gels de gélatine comprenant des ponts thermoréversibles au sein d’un
réseau covalent ténu obtenu par voie enzymatique. Notre but est d’élucider la synergie entre
les deux réseaux pour optimiser la résistance
mécanique de ces gels hybrides.
2) Dynamique et morphologie de fractures
dans les solides ultra-déformables.
Baumberger Tristan, Caroli Christiane, Ronsin
Olivier, Martina David (thèse). [5], [7], [13], [24].
Les grandes déformations et les non-linéarités
élastiques à grande échelle rendent largement
inopérants les outils classiques de la mécanique
de la fracture dans le cas des gels. Une approche
de physicien se révèle alors fructueuse.
Fait marquant : Dans un premier temps nous
avons donc étudié le processus de gélation enzymatique. Nous avons identifié un mécanisme de
couplage chimio-osmotique à l’origine d'inhomogénéités dans ces gels purement chimiques [27].
Sa modélisation nous a permis de proposer une
méthode d’obtention de gels de gélatine transparents bien que covalents.
Faits marquants :
– Identification d’un mécanisme de branchement
de fracture par instabilité convective mettant en
jeu une échelle de longueur L dont le caractère
mésoscopique est propre aux matériaux complaisants et tenaces comme les gels et les élastomères [13]
En cours : Nous collaborons avec des chimistes
et biologistes à la réalisation de structures collagéniques mimant l’architecture fibrillaire du
tendon et servant de substrat stimulant la différentiation de cellules souches pour la réparation
du tendon. Nous étudions en détail la dynamique
de glissement interfibrillaire précédant la rupture de tendons de queue de souris, à rapprocher
de nos études sur le frottement de la gélatine.
4) Plasticité des matériaux amorphes.
Caroli Christiane. [4,11, 21, 25]
Séquence d’invasion d’un front de rupture par
des fractures secondaires. Une simple goutte de
liquide moins visqueux que le solvant du gel favorise la croissance des microfissures par rapport
à leur advection hors de la zone de pointe [13].
A partir de simulations extensives sur un verre
de Lennard-Jones 2D, nous avons démontré que
les corrélations entre événements dissipatifs
élémentaires locaux induits par un cisaillement
fort jouent un rôle central dans la réponse plastique des solides amorphes. Nous avons modélisé
la dépendance en taux de cisaillement de la portée spatiale des avalanches d'événements corrélés, ainsi que l'effet de la température. Cette
rhéologie non-locale nous permet d'expliquer la
réponse plastique homogène de ces systèmes
jusqu'à environ 75% de la température de transition vitreuse.
– Mise en évidence dans des gels de copolymères
à blocs d’une transition discontinue entre modes
de fracture lente-et-rugueuse et rapide-et-lisse,
correspondant à une caractéristique vitesse/énergie de fracture à deux branches [7].
Cette transition ductile-fragile est aussi observée
dans certains polymères vitreux.
– Plis solitoniques le long d'un front de fracture
dans la gélatine : étude de leur nucléation sur les
fluctuations gelées du réseau, de leur structure et
de la dérive qu’elle induit. La longueur mésoscopique L fixe la hauteur des plis. Ce résultat unifie a posteriori des observations fractographiques
sur les caoutchoucs et les gels [5].
L'équipe a été profondément remaniée à miparcours par le départ de Lionel Bureau, appelé à
développer ses activités au LiPhy de l’Université
Joseph Fourier de Grenoble, et l'arrivée de
l'équipe de Sylvie Cohen-Addad et Reinhard Hö-
153
hler du LPMDI de l'Université Paris-Est Marnela-Vallée.
Une mousse se comporte comme un solide viscoélastique tant que l’empilement des bulles est
bloqué, mais s’écoule comme un liquide visqueux
lorsque l’empilement n’est pas assez dense ou
sous l’effet d’un fort cisaillement. Ses propriétés
mécaniques résultent de couplages à différentes
échelles spatiales (bulles, films, interfaces liquide-gaz) et temporelles (du vieillissement à la
dynamique des réarrangements).
5) De la rhéologie des interfaces à celle des
mousses.
Cohen-Addad Sylvie, Höhler Reinhard, Costa
Séverine (thèse) : [12], [19], [20], [28].
Structure d’une mousse: (a) initialement monodisperse et cristalline; (b) et (c) après mûrissement, elle devient désordonnée et polydisperse.
Nous mesurons la dynamique des réarrangements de bulles induits par le vieillissement, à
l’aide d’une sonde de diffusion multiple de la lumière cohérente.
Mots-clés: Origine de la dissipation viscoélastique, couplage multi-échelles, loi rhéologique
constitutive, dynamique inertielle de réarrangement, capture de particules.
6) Rhéologie à l’approche du blocage
Höhler Reinhard, Cohen-Addad Sylvie, Le Merrer
Marie : [18], [22], [26], [29]
Mots-clés: Analogie entre mousses et suspensions granulaires, jets de mousse, microfluidique.
Faits marquants: Les empilements désordonnés de petites unités (bulles, gouttes, grains)
molles dans un liquide visqueux présentent des
réponses viscoélastiques similaires. Plusieurs
modèles prédisent cette réponse comme une conséquence générique du désordre de l’empilement
des unités. Nous avons montré que dans le cas
des mousses, le désordre ne peut être seul à
l’origine de leur dissipation anormale, et comment les relaxations viscoélastiques linéaires
sont couplées à la rhéologie des interfaces liquide-gaz. La rigidité interfaciale induit des
écoulements Marangoni dans les films alors que
la dissipation dans les jonctions entre films domine pour les interfaces mobiles. Pour établir un
lien quantitatif entre les relaxations et la rhéologie des interfaces, nous étudions des mousses
modèles d’une structure simple, comme des monocouches de bulles. Nous avons montré que
dans le cas d’interfaces fortement résistantes à la
dilatation, les relaxations des monocouches sont
directement couplées à la viscosité de cisaillement des interfaces.
A grande déformation, les bulles d’une mousse se
réarrangent avec une dynamique qui dépend
fortement de la rigidité interfaciale aux faibles
taux de cisaillement. Cependant, les réarrangements deviennent insensibles à la rigidité des
interfaces sous un taux de cisaillement élevé.
L’inertie domine alors la dynamique à l’instar du
pincement d’une caténoïde savonneuse ou d’une
goutte.
Faits marquants: Proche de la transition de
blocage, les bulles sont quasi-sphériques et forment des empilements de grains mous sans friction statique. Nous avons montré que pour autant les mousses avec interfaces mobiles se comportent comme une suspension de grains solides :
avec un angle de talus fini et une loi de friction
macroscopique similaire en écoulement stationnaire. Cette analogie se comprend à l’échelle des
réarrangements de bulles, dont l’enchaînement
est à l’origine de l’écoulement de la mousse. Pour
les bulles comme pour les grains, le temps caractéristique des événements est gouverné par la
compétition entre une force motrice, donnée par
la pression de confinement, et une friction visqueuse, due à l’écoulement du liquide. Nous
avons sondé la dynamique des réarrangements
en fonction de la pression de confinement et de la
viscosité par une expérience de diffusion multiple
de la lumière cohérente (time resolved correlation
spectroscopy).
154
Rayonnement et attractivité académiques
9. I. Bou-Malham & L. Bureau. "Growth and
stability of a self-assembled monolayer on
plasma-treated mica". Langmuir 25, 5631-6
(2009).
10. O. Ronsin, C. Caroli & T. Baumberger. "Interplay between Shear Loading and Structural Aging in a Physical Gelatin Gel". Physical Review Letters 103, 138302 (2009).
11. A. Lemaître & C. Caroli. "Rate-Dependent
Avalanche Size in Athermally Sheared
Amorphous Solids". Physical Review Letters
103, 065501 (2009).
12. N. Louvet, R. Höhler & O. Pitois. "Capture of
particles in soft porous media". Physical Review E 82, 041405 (2010).
13. T. Baumberger & O. Ronsin. "A convective
instability mechanism for quasistatic crack
branching in a hydrogel". The European
physical journal. E, 31, 51-8 (2010).
14. T. Baumberger & O. Ronsin. "Cooperative
effect of stress and ion displacement on the
dynamics of cross-link unzipping and rupture
of alginate gels". Biomacromolecules 11,
1571-8 (2010).
15. I. Bou-Malham & L. Bureau. "Density effects
on collapse, compression, and adhesion of
thermoresponsive polymer brushes". Langmuir  26, 4762-8 (2010).
16. L. Bureau. "Nonlinear rheology of a nanoconfined simple fluid". Physical Review Letters
104, 218302 (2010).
17. I. Bou-Malham & L. Bureau. "Nanoconfined
ionic liquid: effect of surface charge on flow
and molecular layering". Soft Matter 6, 4062
(2010).
18. R. Lespiat, R. Höhler, A.-L. Biance & S. Cohen-Addad. "Experimental study of foam
jets". Physics of Fluids 22, 033302 (2010).
19. K. Krishan, A. Helal, R. Höhler & S. CohenAddad. "Fast relaxations in foam". Physical
Review E 82, 011405 (2010).
20. G. Ovarlez, K. Krishan & S. Cohen-Addad.
"Investigation of shear banding in threedimensional foams". Europhysics Letters 91,
68005 (2010).
21. J. Chattoraj, C. Caroli & A. Lemaître. "Universal Additive Effect of Temperature on the
Rheology of Amorphous Solids". Physical Review Letters 105, 8-11 (2010).
22. R. Lespiat, S. Cohen-Addad & R. Höhler.
"Jamming and Flow of Random-Close-Packed
Spherical Bubbles: An Analogy with Granular Materials". Physical Review Letters 106,
148302 (2011).
23. O. Ronsin, C. Caroli & T. Baumberger. "Microstructuration stages during gelation of
Thèses en cours :
 Costa Séverine, « Rhéologie multi-échelles des
mousses », dir. S. Cohen-Addad et R. Höhler
 Belaid-Souguir Hayfa, « Propriétés d'un hydrogel de biopolymères réticulé par voie enzymatique », dir. T. Baumberger
 Wintzenrieth Fréderic, « Les mousses gélifiées
sont-elles des métamatériaux ? », dir. R. Höhler et S. Cohen-Addad
Liste des professeurs et chercheurs invités
Morozov
University of
2009
Alexander
Edimbourgh
Chaudhury
University Lehigh
2012
Manoj
(PA, USA)
Liste des post-docs
Bou Malham Ibrahim
Le Merrer Marie
2009-2010
2011-2012
Publications
1. L. Bureau. "Rate Effects on Layering of a
Confined Linear Alkane". Physical Review
Letters 99, 225503 (2007).
2. L. Bureau. "Surface force apparatus for
nanorheology under large shear strain". The
Review of scientific instruments 78, 065110
(2007).
3. L. Bureau. "Friction as a Probe of Surface
Properties of a Polymer Glass". Macromolecules 40, 9197-9200 (2007).
4. A. Lemaître & C. Caroli. "Plastic response of
a two-dimensional amorphous solid to quasistatic shear: Transverse particle diffusion
and phenomenology of dissipative events".
Physical Review E 76, 036104 (2007).
5. T. Baumberger, C. Caroli, D. Martina & O.
Ronsin. "Magic Angles and Cross-Hatching
Instability in Hydrogel Fracture". Physical
Review Letters 100, 178303 (2008).
6. L. Bureau & A. Arvengas. "Drainage of a
nanoconfined simple fluid: Rate effects on
squeeze-out dynamics". Physical Review E
78, 061501 (2008).
7. M. E. Seitz, D. Martina, T. Baumberger, V.
R. Krishnan, C.-Y. Hui, K. R. Shull. "Fracture and large strain behavior of selfassembled triblock copolymer gels". Soft Matter 5, 2 p.447 (2009).
8. T. Baumberger & O. Ronsin. "From thermally activated to viscosity controlled fracture of
biopolymer hydrogels". The Journal of chemical physics 130, 061102 (2009).
155
24.
25.
26.
27.
28.
29.
gelatin under shear". The European physical
journal. E, 34, 1-7 (2011).
O. Ronsin, T.Baumberge & C-Y. Hui. "Nucleation and Propagation of QuasiStatic Interfacial Slip Pulses". The Journal of Adhesion 87,
504-529 (2011).
J. Chattoraj, C. Caroli & A. Lemaître. "Robustness of avalanche dynamics in sheared
amorphous solids as probed by transverse
diffusion". Physical Review E 84, 011501
(2011).
M. Le Merrer, S. Cohen-Addad & R. Höhler.
"Bubble Rearrangement Duration in Foams
near the Jamming Point". Physical Review
Letters 108, 188301 (2012).
H. Souguir, O. Ronsin, V. Larreta-Garde, T.
Narita, C. Caroli & T. Baumberger. "Chemoosmotically driven inhomogeneity growth
during the enzymatic gelation of gelatin".
Soft Matter 8, 3363-3373 (2012).
A.-L. Biance, A. Calbry-Muzyka, R. Höhler &
S. Cohen-Addad. "Strain-induced yielding in
bubble clusters". Langmuir 28, 111-7 (2012).
M. Stoffel, S. Wahl, E. Lorenceau, R. Höhler,
B. Mercier, D. Angelescu, “Bubble Production
Mechanism in a Microfluidic Foam Generator”. Physical Review Letters 108, 198302
(2012).






Livres (ou chapitres des livres)
[L1] Cantat Isabelle, Cohen-Addad Sylvie, Elias
Florence, Graner François, Höhler Reinhard,
Pitois Olivier, Rouyer Florence, Saint-Jalmes
Arnaud , « Les mousses : Structure et dynamique», Collection Echelles, 2010, Belin
[L2] Denkov Nikolai, Tcholakova Slavka, Höhler
Reinhard, Cohen-Addad Sylvie, « Foam Rheology» in « Foam Engineering : Fundamentals and
Applications », Edited by P. Stevenson, 2012,
Wiley
[L3] Höhler Reinhard, Cohen-Addad Sylvie
« Foams » in « Soft Materials : Generation, physical properties and fundamental applications »,
Edited by A. Fernadez-Nieves, J. Wiley, USA,
sous presse.





Thèses et HDR

« Dynamique et faciès de fracture d'un hydrogel » ; Martina David ; thèse UPMC ; 2008
 « Frottement dynamique et interactions moléculaires aux interfaces » ; Bureau Lionel ;
HDR UPMC ; 2008

Conférences invitées dans congrés
 «Viscous dissipation in foam under oscillatory
shear » ; S. Cohen-Addad; IUTAM’11 Sympo-

156
sium on Mechanics of Liquid and Solid
Foams; Austin(USA) ; mai 2011.
« How interfacial rheology tunes bubble rearrangement dynamics in foams » ; R. Höhler ;
IUTAM’11 Symposium on Mechanics of Liquid and Solid Foams; Austin(USA) ; mai
2011.
« Coupling between interfacial and bulk rheology: a review » ; S. Cohen-Addad ; CECAM
conference on Dissipative Rheology of foams,
Trinity College Dublin ; Dublin(Irlande) ;
janvier 2012.
« Impact of disorder and surfactants on the
relaxation dynamics of foams » ; S. CohenAddad ; Conference on Active Jammed Systems, Center for Soft Matter Research NewYork University; New-York(USA) ; mai 2012.
« Rearrangement dynamics in wet foams » ;
R. Höhler ; CECAM conference on Dissipative Rheology of foams, Trinity College Dublin ; Dublin(Irlande) ; janvier 2012.
«Relaxation dynamics and rheology of liquid
foams»; S. Cohen-Addad ; CEFIPRA IndoFrench Seminar on Soft Interfaces: Selforganization, Functionalities and Applications, Paris ; 2010.
«Are foams soft glassy materials ?» ; S. Cohen-Addad ; ISSP International Workshop on
Soft Matter Physics, Tokyo (Japon) ; 2010.
«Linking foam structure and rheology» ; R.
Höhler, International workshop «Inorganic
foams», Saint-Gobain Recherche, Aubervilliers ; 2010.
«Soft glassy plastic flow of aqueous foams», R.
Höhler ; Ecole COST aux Houches: «Physics
of Amorphous Solids» ; 2010.
« Fracture of biopolymer gels » ; T. Baumberger ; DYFP ; Kerkrade(Pays-Bas) ; avril
2009
« Multi-scale, slow crack dynamics in soft
polymer networks » ; T. Baumberger ; Michelin/ESPCI International Workshop « Multiscale dynamics of structured polymeric materials ; Paris(France) ; décembre 2010
« Crack front instabilities in soft hydrogels » ;
T. Baumberger ; Gordon Research Conference on the Science of Adhesion ; Bates College (USA) ; juin 2011
« Thermally sheared amorphous solids: Mechanical noise and avalanches » ; A. Lemaitre, C. Christiane ; Physics of Amorphous
Solids: Mechanical Properties and Plasticity ;
Les Houches (France) ; mars 2010
« Le boom des gels bio - Nouvelle frontière
pour la matière molle ? » ; T. Baumberger ;


Congrès général de la SFP, Bordeaux
(France) ; juillet 2011
« Friction-Fracture de gels physiques » ; T.
Baumberger ; 16èmes Journées d'Etude sur
l'Adhésion JADH 2011 ; Trégastel (France) ;
septembre 2011
« Tribologie des matériaux mous : des modes
de glissement surprenants» ; O. Ronsin ;
"Physique-chimie au printemps – La tribologie" Société Française de Physique, Société
Chimique de France, Union des Professeurs
de Physique Chimie, Lyon (France) ; mars
2012

« Instabilité de fronts de fracture en mode
mixte dans des matériaux mous » ; O. Ronsin
; GDR MéPhy ; Paris ; novembre 2011.

« Propagation d'un front de fracture en mode
mixte, effets de taille finie » ; O. Ronsin ;
GDR MéPhy ; Agay (France) ; juin 2012.

« From surface roughness to symmetrybreaking folds of slow cracks in soft solids » :
T. Baumberger ; Workshop "Mechanics and
Physics – Effective toughness of heterogeneous materials "; Paris ; juin 2012.
Organisation de manifestations scientifiques

Höhler Reinhard, membre du comité
d’organisation du CECAM workshop ”Dissipative Rheology of Foams”, Trinity college,
Dubin, Ireland (2012).

Baumberger Tristan (2012) mini-colloque
"Fracturing weak solids and complex fluids",
13èmes Journées de la Matière Condensée,
Société Française de Physique, 2012, Montpellier (France).
Conférences orales dans congrés
 « Rhéologie des films de savon connectés aux
bords de Plateau » ; S. Costa, R. Höhler, S.
Cohen-Addad ; GDR Mousses et Emulsions ;
Paris ; septembre 2011
 « How is interfacial rheology coupled with 3D
foam rheology? » ; S .Cohen-Addad, C. Séverine, K. Kapil, R. Höhler ; 8th Liquid Matter
Conference ; Vienne(Autriche) ; septembre
2011
 « Réarrangements induits par le mûrissement dans les mousses humides » ; M. Le
Merrer, S. Cohen-Addad, R. Höhler ; GDR
Mousses et Emulsions ; Paris ; septembre
2011
 « Dynamique de mousses humides » ; M. Le
Merrer, S. Cohen-Addad, R. Höhler ; GDR
Micropesanteur Fondamentale et Appliquée ;
Fréjus, France; novembre 2011
 « Bubble rearrangement dynamics in foams» ;
M. Le Merrer, S. Cohen-Addad, R. Höhler ;
64th Annual Meeting of the APS Division of
Fluid Dynamics; Baltimore(Etats-Unis) ; novembre 2011
 « Can monodisperse nanodroplets be produced by microfluidic techniques ? » ; Yip Y.
Cheung Sang, E. Lorenceau, S. Wahl, M.
Stoffel, D. Angelescu, R. Höhler ; GDR Microfluidique ; Lyon ; juillet 2011
 « Bubble rearrangement dynamics analyzed
by light scattering » ; R. Höhler, M. Le Merrer, S. Cohen-Addad ; ESA workshop on
Foam coarsening ; Noordwikj(Pays-Bas) ; juin
2011
 « Dynamique de réarrangements de bulles
dans des mousses » ; M. Le Merrer, S. CohenAddad, R. Höhler ; Journées de Physique
Statistique; Paris ; janvier 2012
 « Chemo-Mechanical degradation of a biopolymer gel » ; T. Baumberger ; Rencontres
IDYSCO 2010, Corps (France) ; octobre2010.
Participation à des conseils scientifiques
(colloques, expertise,…)
 Ronsin Olivier, Conseil Scientifique de l'UFR
de physique, Université Paris Diderot, 2007.
 Cohen-Addad Sylvie, XXIème Congrès Général de la Société Française de Physique, « colloque Matière Molle », 2011, Bordeaux
(France)
 Cohen-Addad Sylvie, 13èmes Journées de la
Matière Condensée, Société Française de
Physique, 2012, Montpellier (France)
 Höhler Reinhard, Comité scientifique du
Symposium « Mechanics of Liquid and Solid
Foams » de la International Union of Theoretical and Applied Mechanics, Austin, USA
(2011).
 Höhler Reinhard, Comité scientifique du
CECAM workshop ”Dissipative Rheology of
Foams”, Trinity college, Dubin, Irelande.
 Cohen-Addad Sylvie, Expertise de projet pour
Netherlands Organisation for Scientific
Research (2011)
 Cohen-Addad Sylvie, Membre du comité de
sélection d’un professeur (Soft Condensed
Matter Physics) pour Norwegian University
of Science and Technology, Trondheim, Norvège (2012)
 Baumberger Tristan : expertise de Projet
NSF (2009)
 Baumberger Tristan : expertise de Projet
ERC Advanced Grant (2010)
157
Collaborations nationales et internationales
 Biance A.-L. (Université C. Bernard, Lyon-1,
Contrat CNES n° 103954)
 Denkov N. (Sofia University, Bulgarie)
 Krishan K. (Procter and Gamble, Kobe Technical Center, Japon)
 Pitois O. (Institut Navier, Université ParisEst, Contrat CNES n° 103954)
 Ovarlez G. (Institut Navier, Université ParisEst)
 Salonen A. (Université Paris-XI, Orsay, Contrat ESA-MAP n° AO99-108)
 Spadoni A. (EPFL, Lausanne)
 Tcholakova S. (Sofia University, Bulgarie)
 Angelescu D. (ESIEE, Université Paris-Est)
 Lorenceau E. (Institut Navier, Université
Paris-Est, Contrat CNES n° 103954)
 Anaël Lemaître (Institut Navier, UMR 8205)
 Delphine Duprez, Gervaise Mosser (UPMC) :
Contrats Convergence UPMC et CNRS Prise
de risque (2011)
 V. Larreta Garde (Université de Cergy Pontoise) : contrat Emergence UPMC (2010)
 Liam Grover (Univ. Birmingham, GrandeBretagne)
 Ken Shull (Northwestern Univ. USA).
 Herbert Hui (Univ. Cornell, USA)
 Manoj Chaudhury (Univ. Lehigh, PA USA).
Contrats et Valorisation
 Contrats nationaux
o Centre National d’Etudes Spatiales :
«Mousses de fluides complexes ». Convention de Recherche n° 103954.
Budget : 22 k€ par an. Durée : 2009-2013
Partenaires : O. Pitois (Institut Navier,
Univ. Paris-Est), R. Höhler (UPMC), A.L. Biance (Univ. Lyon)
o CNRS : "Interface Physique Chimie
Biologie : soutien à la prise de
risque" (2011) :
« Utilisation de matrices denses et organisées de collagène, de cellules souches
mésenchymateuses et de gènes du développement afin de produire un tendon artificiel. Comparaison des propriétés mécaniques de ce tendon artificiel avec les
tendons natifs. »
Budget : 35 k€.
Partenaires : Delphine Duprez (UPMC),
Tristan Baumberger (UPMC) & Gervaise
Mosser (UPMC).

Contrats régionaux
o EMERGENCE UMPC 2010 : « Interactions entre Enzymes et Hydrogels de biopolymères : couplage cinétique/structure », porteur du projet avec
V. Larreta-Garde, Equipe de recherche
sur les relations matrice extracellulairecellule, ERRMECe, Université de CergyPontoise et W. Helbert, Laboratoire Végétaux Marins et Biomolécules (Station
Biologique de Roscoff). 1 contrat doctral +
20 k€.
o CONVERGENCE UPMC 2011 – Mécanismes élémentaires et complexité du vivant : approches interdisciplinaires :
« Egr1, collagen, mesenchymal stem cells
and tendinous scaffolds » avec D. Duprez,
Laboration de Biologie du développement
(UPMC et UMR 7622) et G. Mosser, Laboratoire de Chimie de la Matière Condensée (UPMC, Collège de France, UMR
7574). 30 k€.

Contrats privés
o Agence Spatiale Européenne : Projet
MAP AO99-108, 4ème phase, « Hydrodynamics of wet foams ». Budget pour la
4ème phase : 130 k€. Durée : 2010-2012
Partenaires : Univ. Orsay, Univ. Lièges
(Belgique), Trinity College Dublin (Irlande)
Implication dans la formation par la recherche
Année
2007
2008
2009
2010
2011
2012

Nombre des
stagiaires M1
1
2
1
1
Nombre des
stagiaires M2
1
2
1
Intervention en enseignement de niveau M2
Sylvie Cohen-Addad, “Mouillage et Adhésion”, Master Sciences des Matériaux et NanoObjets, UPMC
Sylvie Cohen-Addad, Formulation et Propriétés des Mousses aqueuses, Master Environnement, Ecole Centrale Paris.
Olivier Ronsin, “Propriétés mécaniques des
matériaux”, Master Pro “ingénierie physique des
matériaux”, Université Paris-Diderot.
158
Axe IV : Nanomatériaux : croissance, polarité et excitations fortes
E10: Croissance et propriétés de systèmes hybrides en couches minces (M. Marangolo)
Liste des chercheurs et enseignants-chercheurs
Atkinson Paola
CR1
CNRS
arrivée : 01/10/2010
Gallas Bruno
CR1
CNRS
Marangolo MassiPR2
UPMC
miliano
Perrière Jacques
DR2
CNRS
Sacchi Maurizio
DR2
CNRS
arrivée : 01/10/2011
Vidal Franck
MCF
UPMC
Zheng YunLin
CR1
CNRS
Etgens Victor
DR2
CNRS
départ :01/04/2011
Liste des ingénieurs
Chenot Stéphane
Demaille Dominique
Eddrief Mahmoud
Hébert Christian
AI
UPMC
IR2
CNRS
IR HC
AI
UPMC
CNRS
Année
ACL
ACLN
C-INV C-COM
2007
19
2
1
2008
20
1
6
2009
13
1
2
1
2010
17
1
9
1
2011
16
3
4
2012
17
2
Nombre de brevets déposés de 2007 à juin 2012 :
1) « Procédé de modification de la direction
d’aimantation d’une couche ferromagnétique »
Demande internationale PCT/FR2010/051274
2) « Dispositif Piézoélectrique » Demande internationale PCT/ FR 11 55988
3) « Mécanisme étanche de transmission de mouvements pour enceinte confinée et enceinte pourvue d’un tel mécanisme » Demande internationale PCT/FR2011/051536
2007
Post-docs
2
1
2
2009
5
1
1
2010
6
3
1
2011
5
2012
3
1
Cette section est dédiée à la description
de deux matériaux à fort coefficient magnétoélastique (MnAs et Fe1-xGax). L’épitaxie de ces matériaux induit des phénomènes remarquables
d’origine magnétostrictive qui seront exploités
pour obtenir de nouvelles propriétés (Thème 2).
MnAs (métal ferromagnétique) cristallise
dans une structure hexagonale ferromagnétique
(α-MnAs) stable en dessous de 318 K, température à laquelle il se transforme en β-MnAs orthorhombique et paramagnétique. Sur GaAs,
cette transition magnéto-structurale est affectée
par l’état de contrainte dû à l’épitaxie. Il en résulte une coexistence des phases. Le système
MnAs/GaAs(111) a été étudié par diffraction des
neutrons (LLB) et dichroïsme circulaire magnétique au seuil L du manganèse (ELETTRA). Les
mesures ont montré que la phase ferromagnétique est stable jusqu’à 350 K, au-delà de la température critique de MnAs massif. Un modèle
utilisant le diagramme de phase de MnAs massif,
décrit les températures d’apparition prématurée
Nombre de doctorants et post-docs
Nombre de
thèses
soutenues
1
1)
Croissance,
contrainte
et
autoorganisation de couches minces magnétostrictives.
V.H. Etgens, M. Eddrief, Y. Zheng, P. Atkinson,
F. Vidal, D. Demaille, B. Gallas, M. Sacchi, M.
Marangolo, Références : [1], [49], [64], [68], [76],
[81], [96], [98]
Bilan succinct de la production scientifique
Nombre
des doctorants
2
Les activités de recherche de notre équipe
sont centrées sur l’élaboration de matériaux en
couches minces et de nanomatériaux ainsi que
sur l’étude des propriétés physiques originales et
des fonctionnalités que possèdent de tels objets.
Celles-ci peuvent être une conséquence d’une
réduction de dimensionnalité à l’échelle nanométrique, de l’association de deux matériaux de
natures différentes ou, plus simplement, de la
découverte d’une nouvelle classe de matériaux.
Notre activité implique également l’utilisation et
le développement de techniques de mesures
avancées.
Eléments chiffrés.
Année
2008
159
de la phase β et de disparition de la phase α, ceci
en excellent accord avec les données expérimentales [1].
sur GaAs permet d'obtenir des cristaux de grande
qualité sur lesquels nous testons les modèles
magnétostrictifs par un choix judicieux des contraintes. Par une étude de diffraction X au laboratoire et au synchrotron (ligne SIXS à Soleil)
nous avons montré que lors de la substitution du
Ga dans la matrice le système conserve la structure du fer jusqu’a x=0,5 avec une forte distorsion
tétragonale métastable (c/a=1,06 pour x=30%).
Nous avons attribué cette tétragonalité à une
mise en ordre chimique du Ga dans la matrice
[76]. Les mesures de magnétostriction menées en
collaboration avec le groupe de D. Sander au MPI
de Halle (Allemagne) indiquent une magnétostriction dans nos couches minces comparable à
celle mesurée dans le volume. De plus,
l’anisotropie magnétique est fortement modifiée
par les contraintes épitaxiales avec une inversion
des axes de facile aimantation. Enfin, l'anisotropie magnétique hors plan mène à une autoorganisation des domaines magnétiques en
bandes [Thèse Barturen, [98]].
La coexistence de phase se présente très
différemment lors de l’épitaxie sur GaAs(001)
(Fig.1). En raison de la symétrie du système, la
coexistence de phase se traduit dans
MnAs/GaAs(001) par une auto-organisation du
système en bandes alternées α-β. Comme les
phases α et β n’ont pas le même volume, cette
auto-organisation induit une modulation de la
hauteur de la surface. Nous avons donc étudié
cette auto-organisation par STM à température
variable et par un modèle magnétoélastique. [49,
Thèse Breitwieser].
2) Nanofils magnétiques.
F. Vidal, Y. Zheng, D. Demaille, F. Bonilla, V.H.
Etgens, Références : [47], [59]
Nous avons démontré la possibilité
d’élaborer par ablation laser pulsée des nanofils
de Co [47] et de Ni métalliques auto-assemblés
dans une matrice de CeO2 épitaxiée sur substrat
SrTiO3(001). Ces nanofils sont orientés le long de
l’axe de croissance de la couche mince. La formation de ces objets a été confirmée par microscopie
électronique en transmission en mode d’énergie
filtrée [Fig. 2] et le caractère métallique des fils a
été confirmé par des mesures d’absorption X au
seuil K réalisée au synchrotron Soleil.
Fig.1 Auto-organisation dans MnAs vue par STM.
Plus récemment, nous avons étudié la modification des propriétés de MnAs par des contraintes « plus exotiques » : nous avons fait varier
l’auto organisation α-β de MnAs en déposant une
couche de fer en surface ou en réduisant la taille
par des processus lithographiques. Nous avons
pu expliquer ces phénomènes par des modèles
magnéto-élastiques [64, 68, 81]. Nous avons également étudié comment les propriétés électroniques sont modifiées dans des nanocristaux de
MnAs dispersés dans la matrice de GaAs par des
techniques couplées de X-STM (coll. LPN) et synchrotron (Thèse Salles, [96]).
Fig.2 Nanofils de Ni en matrice : schéma et vue plane
filtrée au seuil L du Ni.
Le diamètre des fils obtenu se situe dans la
gamme 3 à 7 nm, en fonction des conditions de
croissance. Ces objets sont donc très intéressants
pour étudier le renversement de l’aimantation
dans une gamme de diamètres très peu, voire
pas, explorée [59].
Galfenol. Fe1-xGax (Galfenol) présente une valeur de magnétostriction très importante, vingt
fois plus grande que le fer pour x=0,2. L'origine
de la magnétostriction dans ce système d’usage
industriel reste indéterminée: origine électronique (couplage spin-orbite) ou métallurgique
(allignement des grains sous champ) ? L'épitaxie
160
3) Propriétés
quables.
magnétiques
remar-
génération FERMI (Projet PEPS Interdisciplinaire CNRS).
F. Vidal, V.H. Etgens, M. Eddrief, Y. Zheng, M.
Sacchi, D. Demaille, M. Marangolo, Références :
[23], [27], [36], [39], [45], [67],[92], [99]
Effet magnétocalorique dans MnAs ;
aspects statiques et dynamiques. L’effet magnétocalorique (MCE) est une variation isotherme d’entropie magnétique ou une variation
adiabatique de température dans un matériau
sous l’effet d’un champ magnétique. Dans MnAs,
l’MCE est associé à la transition α-β.
Les mesures montrent que la gamme de
température et la position du maximum de MCE
sont très différentes pour GaAs(001) et
GaAs(111). Ces résultats expérimentaux ont pu
être modélisés de façon satisfaisante par un modèle de champ moyen en émettant l’hypothèse
que le MCE, à une température donnée, est proportionnel à la fraction de phase α. De plus, nous
avons montré que le MCE de MnAs est lié à la
seule variation d’entropie magnétique [36].
Dans une deuxième étape, en collaboration
avec J.Y. Duquesne, nous avons induit des contraintes
externes
dans
le
système
MnAs/GaAs(001), à des fréquences de 200 MHz,
à l’aide d’un dispositif SAW (Surface acoustic
waves). Nous avons pu constater une forte dépendance de l’atténuation ultrasonore et de la
vitesse de propagation en fonction du champ magnétique externe et de la température. Le phénomène a été expliqué par un modèle de propagation anélastique d’ondes de Raleigh dans un
milieu fortement magnétocalorique [99]. Nous
avons ainsi conçu et breveté un senseur de température très précis (1 mK) autour de la température ambiante [Brevet 2, 99].
Retournement de l’aimantation par
voie thermique. A partir des observations de
l’auto-organisation de MnAs, nous avons envisagé une manière nouvelle de manipuler l'aimantation d'une couche ferromagnétique, non pas par
application d'un champ externe, mais à travers le
contrôle de la température sur une gamme très
réduite et proche de l'ambiante [27,39,67]. Ce
procédé dont la portée va bien au-delà du système Fe/MnAs/GaAs(001), a fait l'objet d'un brevet [Brevet 1].
Figure 3: (a) MFe et MMnAs sont alignés à basse température.
On observe le renversement de MFe à l’apparition des
bandes ferromagnétiques (b) Champ dipolaire dû à la
structuration en bandes.
Localisation
du
renversement
d’aimantation dans les nanofils. Nous avons
étudié le phénomène de localisation du renversement de l’aimantation, lié à des variations de
l’anisotropie [Fig. 5 (a)] dans des fils de Co de
diamètre
3
nm
auto-assemblés
dans
CeO2/SrTiO3(001). Leur structure a été déterminée par microscopie électronique à haute résolution, Fig. 4(b). Ils sont constitués de grains hexagonaux d’axe c d’orientation bien définie séparés
par des portions de Co cubique. Les propriétés
magnétiques ont été sondées par des mesures
magnétiques statiques et dynamiques, Fig. 4(c).
Un modèle micro-magnétique nous a permis de
corréler la structure au comportement magnétique des fils, révélant une compétition entre
l’anisotropie de forme, l’anisotropie magnétocristalline et l’échange dans le renversement
localisé au niveau des grains hexagonaux orientés.
La sélectivité chimique de la diffusion X résonante nous a permis d’étudier de manière indépendante le comportement magnétique du Fe et
du MnAs en fonction de la température [39,67].
Nous avons complété ces mesures par des expériences d'imagerie magnétique X-PEEM (SLS)
[27]. Nos études ont montré que la formation de
bandes ferromagnétiques α–MnAs de taille finie
permet de générer et de contrôler des champs
dipolaires intenses, lesquels peuvent renverser
l’aimantation de la couche de fer dans un cycle
thermique de seulement 5 °C, entre 13 °C et
18 °C (Fig.3). A présent nous envisageons de retourner l'aimantation par voie thermique d'une
manière localisée et rapide, en utilisant une impulsion laser. Des premières mesures conduites
avec la source laser à électrons libres d'ELETTRA établissent le temps caractéristique du processus autour de 15ps [92]. Des expériences ultérieures sont programmées sur la source de 4ème
161
duction à grande échelle de sources de photons
uniques.
Nous avons par ailleurs effectué la croissance sur des substrats comportant des motifs
prédéfinis [94]. En particulier, des nano-trous sur
GaAs ont été utilisés comme sites de nucléation
pour des QDs de InAs (Fig.5a), et aussi pour des
QDs de GaAs, ce qui permet d’obtenir des QDs
avec des énergies de confinement (Fig.5b) et une
symétrie voulues.
5) Croissance de films d’oxydes à grand gap.
J. Perrière, C. Hebert, A. Petitmangin, Y. Davila.
Références : [4], [7], [9], [11], [13], [16], [18], [22],
[33], [38], [40], [44], [46], [56], [58], [61], [71],
[73], [74], [75], [77], [80], [83], [86], [87], [88],
[100]
Fig.4 (a) Localisation du renversement de
l’aimantation
induit
par
des
variations
d’anisotropie. (b) Section transverse du système
étudié. (c) Contribution magnétocristalline mise
en évidence par résonance ferromagnétique.
Outre la croissance épitaxiale de ZnO sur
divers substrats (MgO, saphir) par ablation par
faisceaux pulsés d’électrons (PED), les travaux
sur ces oxydes ont mis en évidence l’épitaxie à
basse T (200°C) de films d’In2O3 sur saphir. La
phase bixbyite ordonnée, orientée (111) croît
« hexagone sur hexagone » sur saphir c-cut. Pour
T croissant, la phase bixbyite « désordonnée »
(distribution aléatoire des « lacunes constitutionnelles ») apparaît, avec une rotation de 30° de la
relation d’épitaxie. Par ablation laser, il est possible de moduler l’incorporation en oxygène dans
les films d’oxydes durant leur croissance. Lorsque
cet oxyde ne présente pas de sous oxydes thermodynamiquement stables (Ga2O3, In2O3, ZnO),
une forte déficience en oxygène conduit à une
séparation de phase : MOx xMO + (1-x)M. Le
système évolue en effet vers ses phases les plus
stables avec synthèse de clusters métalliques
dans une matrice stœchiométrique : formation de
films d’oxydes nano-composites.
4) Boîtes quantiques épitaxiées. P. Atkinson
Références : [84], [94]
Les boîtes quantiques (QDs, Quantum
Dots) épitaxiées présentent un grand intérêt car
elles pourraient être intégrées dans des dispositifs semiconducteurs existants pour créer des
sources de photons uniques, pilotées électriquement avec un grand rendement. Cependant, l’un
des défis pour élaborer de telles sources est la
maîtrise des caractéristiques des boîtes : longueur d’onde d’émission, densité, position et
composition. Récemment, nous avons mis au
point, en collaboration avec l’IFW Dresden (Allemagne), une nouvelle structure dans laquelle
une nano-membrane de QDs LED (lightemitting-diode) est déposée sur un substrat piézoélectrique, ce qui permet de modifier les propriétés des QDs à la fois avec le champ des contraintes et le champ électrique [84].
Propriétés :
Une
transition
métalsemiconducteur (TMS) est observée dans les
films de ZnO formés par PED. Cette TMS a été
interprétée dans le cadre du modèle de conduction dans des milieux désordonnés (corrections
quantiques à la conductivité). Cette TMS est à
relier à la microstructure particulière de ces
films : leur très grande vitesse de croissance,
conduit à une forte densité de lacunes d’oxygène
(donc de porteurs), et induit un fort désordre
structural (déformation des mailles) à relativement basse température (200-400°C). Ces deux
conditions (densité de porteurs élevée et désordre
structural important) sont donc réunies pour
avoir une TMS dans des films de ZnO formés par
PED.
Figure 5: (a) Image AFM d’un réseau de QDs d’InAs
sur un réseau prédéfini de nano-trous sur GaAs. (b)
Photoluminescence de GaAs montrant une grande variabilité des longueurs d’onde d’émission des QDs.
Ainsi, l’émission des dots (longueur
d’onde, structure fine excitonique, énergie de
liaison des excitons doubles) peut être finement
contrôlée de façon stable durant le fonctionnement réel. Ceci ouvre la perspective d’une pro-
162
Les films nanocomposites présentent des
propriétés très spécifiques. Ainsi les courbes R(T)
montrent un comportement métallique suivi à
basse T par une transition supraconductrice
(Ga2Ox, In2Ox). Ceci caractérise pour de tels systèmes hétérogènes, la conduction par percolation
des clusters métalliques dans une matrice oxyde
stœchiométrique, suivie de la transition supraconductrice des clusters. La transition solideliquide des clusters a également été mise en évidence par la variation de résistivité entre ces
deux états.
triques et le résultat de calculs par éléments finis
permet de montrer que les résonateurs réalisés
supportent les résonances de plasmon nécessaires à la réalisation de métamatériaux pour le
visible sur de grandes surfaces, malgré le désordre présent dans les échantillons.
7) Matériaux 2D.
M. Eddrief, M. Marangolo
Références : [52], [55], [65], [97]
Nous avons conduit des mesures de microscopie à champ proche et de spectroscopie de photoemission sur le graphène exfolié (col. A.
Shukla, IMPMC) et épitaxié (col. A. Ouerghi,
LPN). En particulier, le LPN a adapté la croissance du graphène sur des substrats de silicium
terminés par une couche mince de SiC. Notre
expertise a été importante pour les mesures de
photoémission résolue angulairement sur la ligne
TEMPO à SOLEIL. Toujours sur la ligne
TEMPO nous avons pu mener nos premières
études sur l’isolant topologique Bi2Se3 produits
par MBE (dépendance du cône de Dirac en fonction de l’épaisseur). Cette collaboration continue
dans le cadre de l'ANR blanc : SUPERTRAMP.
6) Métamatériaux pour l’optique.
B. Gallas, N. Guth, S. Chenot
Références : [48], [54], [62], [63], [69], [78], [85]
Nous développons, avec Josette Rivory, une
activité autour des métamatériaux pour
l’optique. Cette activité suit deux voies.
Etude de matériaux modèles. Ceci se
fait en collaboration avec le LEME (UP10) et
l’ESPCI, pour des études numériques et théoriques et avec l’ITODYS (UP7) pour la réalisation
d’échantillons. Nous avons utilisé la mesure des
matrices de Mueller des échantillons afin de déterminer les propriétés optiques des métamatériaux dans le visible. Nous avons prouvé et quantifié la présence de couplage magnéto-électrique
et de dispersion spatiale dans les métamatériaux
(Fig. 6).
8) Développement de nouvelles techniques.
P. Atkinson, M. Sacchi, M. Eddrief, V.H. Etgens
Références : [90], [91], [92], [93]
Sources X. M. Sacchi, responsable de la
construction de la ligne SEXTANTS à SOLEIL
dédiée à la diffusion des rayons X mous, est encore fortement impliqué dans la gestion de celleci.
Fig. 6 : Image MEB d’un échantillon et mesures des
variations spectrales et angulaires des éléments de la
matrice de Mueller. L’observation de M 13=M31 et
M23=M32 prouve la présence de couplage magnétoélectrique.
Fig.7 Holographie X des domaines magnétiques (ELETTRA)
dans des objets isolés (0.5×0.5µm2 et 0.5×3µm2) gravé dans
une multicouche Co/Pd à aimantation perpendiculaire. Le
champ de vue est un carré de 1.7×1.7µm2. Résonance Co-2p et
en polarisation circulaire (résultats non publiés)
Réalisation d’échantillons sur de
grandes surfaces. Ce travail s’effectue en collaboration avec l’Université de Queen (Ontario, Ca)
et l’Université de Linköping (Suède) sur des
échantillons réalisés par
Arms of 200 nm
dépôt en incidence rasante contenant des nanospirales d’argent (Fig. à
coté). Le bon accord entre
400 nm
les mesures ellipsomé-
Il vient de construire une nouvelle station
expérimentale, disponible à la communauté des
utilisateurs, pour des expériences de réflectivité
et d'imagerie par diffusion cohérente et holographie X [90]. M. Sacchi participe à des expériences
utilisant les nouvelles sources de 4ème génération,
concernant l'imagerie magnétique (FLASH et
LCLS [91]) et la dynamique structurale dans
MnAs (LEL-ELETTRA [92] et FERMI, avec le
soutien du PEPS-SASLELX).
163
Une collaboration existe aussi avec la
source HHG CITIUS (Université de Nova Gorica,
Slovénie). M. Sacchi continue son activité dans le
domaine de la photoémission de volume à
haute énergie, qu'il avait contribué à développer. La dernière étude, impliquant l'Université
de Malaga et le CEA Saclay, porte sur les oxydes
conducteurs utilisés dans le photovoltaïque solaire [93].
GIFAD. Notre équipe (P.A., V.E. et M.E.)
a aussi participé au développement d'une toute
nouvelle technique d’analyse de surface, nommée
Grazing Incidence Atom Diffraction (diffraction d’atomes rapides en incidence rasante). En
utilisant des atomes d’hélium en conditions
d’incidence rasante sur
la surface, il devient
possible d’obtenir le
motif de diffraction qui
contient une image
détaillée de la morphologie de la surface.
Cette étude (financée
par l’ANR GIFAD) est
menée en collaboration
avec l’équipe de l’ISMO
qui travaille sur l’étude des collisions atomiques.
Nous avons développé conjointement un dispositif prototype unique, basé à l’INSP, à partir d’une
machine commerciale modifiée suivant nos spécifications, qui exploite pleinement les potentialités du GIFAD pour l’analyse des structures en
cours de croissance par l’épitaxie par jets moléculaires. Ce dispositif est opérationnel depuis 2011
et les premiers résultats, très intéressants, permettent d’envisager une compréhension accrue
des mécanismes fondamentaux de la croissance
des surfaces et des hétérostructures. Nous installerons bientôt des détecteurs de temps de vol qui
nous permettront d’effectuer des analyses sur la
composition chimique des surfaces au cours de la
croissance. Cela est une des originalités attendues de cette technique.
Par rapport à la diffraction d’électrons, RHEED,
utilisée classiquement, notamment pour le contrôle des procédés de croissance MBE, plusieurs
avantages essentiels ont été déjà bien identifiés,
le plus important étant la meilleure sensibilité à
la surface. Des progrès essentiels à la compréhension des surfaces et de la croissance MBE
sont attendus de la généralisation de l’utilisation
de la technique GIFAD et donc de sa commercialisation. Actuellement, un nouveau projet
GIFAD-II démarre avec l’ANR dans le but de
développer les aspects théoriques et de la modélisation qui permettra d’extraire les informations
quantitatives sur la structure des surfaces analysées par le GIFAD.
Rayonnement et attractivité académiques
Thèses en cours :
 Barturen Mariana, « Propriétés magnétiques
et manipulations de couches minces magnétostrictives épitaxiées sur GaAs »,dir. M. Marangolo (thèse en co tutelle avec Bariloche,
Argentine).
 Bonilla Francisco-Xavier, « Nanofils ferromagnétiques auto-assemblés »,dir. Y.-L. Zheng
 Guth Nicolas, « Synthèse et étude des propriétés optiques de couches minces d'aluminium
nanosculptées », dir. B. Gallas
Liste des professeurs et chercheurs invités
Nistor Magdalena
2007
Nistor Magdalena
2012
Laura Steren
2011
Liste des post-docs
Varalda José
Mosca Dante Homero
Graff Ismael
Milano Julian
Tortarolo Marina
INFLPR, Roumanie
INFLPR, Roumanie
Prof. Invité
UPMC, Argentine
2007
2007
2008
2009
2010
Publications
1. V. Garcia, Y. Sidis, M. Marangolo, F. Vidal,
M. Eddrief, P. Bourges, F. Maccherozzi, F.
Ott, G. Panaccione & V. Etgens. "Biaxial
Strain in the Hexagonal Plane of MnAs Thin
Films: The Key to Stabilize Ferromagnetism
to Higher Temperature." Physical Review
Letters 99, 117205 (2007).
2. A. Stollo, M. Madami, S. Tacchi, G. Carlotti,
M. Marangolo, M. Eddrief & V. Etgens. "Brillouin light scattering study of magnetic anisotropy in epitaxial Fe/ZnSe(001) ultrathin
films." Surface Science 601, 4316-4320
(2007).
3. F. Vidal, M. Marangolo, P. Torelli, M.
Eddrief, M. Mulazzi & G. Panaccione. "Circular dichroism in photoemission as a fingerprint of surface band structure: The case of
ZnSe(001)-c(2×2)." Physical Review B 76,
R081302 (2007).
4. P-A. Atanasov, A-O. Dikovska, J. Perriere &
R-M. Defourneau. "Composition, structural
and electrical properties of thin films pre-
164
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
pared by laser ablation of neodymium-doped
potassium gadolinium tungstate."Thin Solid
Films 515, 3052-3056 (2007).
Y. Lu, C. Deranlot, A. Vaurès, F. Petroff, JM. George, Y. Zheng & D. Demaille. "Effects
of a thin Mg layer on the structural and
magnetoresistance
properties
of
CoFeB∕MgO∕CoFeB magnetic tunnel junctions." Applied Physics Letters 91, 222504
(2007).
M. Halbwax, C. Renard, D. Cammilleri, V.
Yam, F. Fossard, D. Bouchier, Y. Zheng & E.
Rzepka. "Epitaxial growth of Ge on a thin
SiO2 layer by ultrahigh vacuum chemical
vapor deposition." Journal of Crystal Growth
308, 26-29 (2007).
N. Sbaï, J. Perrière, W. Seiler & E. Millon.
"Epitaxial growth of titanium oxide thin
films on c-cut and α-cut sapphire substrates."
Surface Science 601, 5649-5658 (2007).
A. Repettollamazares, J. Milano, L. Steren,
V. Garcia, M. Marangolo, M. Eddrief & V.
Etgens . "Ferromagnetic resonance study of
MnAs/ GaAs (111) thin films". Physica B:
Condensed Matter 398, 372-375 (2007).
M. Nistor, A. Ioachim, B. Gallas, D. Defourneau, J. Perrière & W. Seiler. "Growth of
ZrSnTiO thin films by pulsed-laser deposition." Journal of Physics: Condensed Matter
19, 096006 (2007).
J. Varalda, G-A-P. Ribeiro, M. Eddrief, M.
Marangolo, J -M George, V.Etgens, D-H.
Mosca & A-J-A de Oliveira. "Magnetism and
tunnelling magnetoresistance of Fe nanoparticles embedded in ZnSe epilayers". Journal
of Physics D: Applied Physics 40, 2421-2424
(2007).
J. Perrière, C. Boulmer-Leborgne, R. Benzerga & S.Tricot. "Nanoparticle formation by
femtosecond laser ablation". Journal of Physics D: Applied Physics 40, 7069-7076 (2007).
B. Vodungbo, Y. Zheng, M. Marangolo, D.
Demaille & J. Varalda. "Planar assembly of
monodisperse metallic cobalt nanoparticles
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89. V. Fernandes, I-L. Graff, J. Varalda, L. Amaral, P. Fichtner, D. Demaille, Y. Zheng, WH. Schreiner & D-H. Mosca. "Valence Evaluation of Cerium in Nanocrystalline CeO2
Films Electrodeposited on Si Substrates."
Journal of The Electrochemical Society 159,
K27-K33 (2012).
90. M. Gabás, P. Torelli, N-T. Barrett, M. Sacchi,
F. Bruneval, Y. Cui, L. Simonelli, P. DiazCarrasco, J-R. Ramos Barrado. "Direct observation of Al-doping-induced electronic states
in the valence band and band gap of ZnO
films". Physical Review B 84, 153303 – RC
(2011).
91. M. Sacchi, H. Popescu, N. Jaouen, M.
Tortarolo, F. Fortuna, R. Delaunay & C.
Spezzani. "Magnetic imaging by Fourier
transform holography using linearly polarized x-rays" . Opt. Express 20, 9769 (2012).
92. M. Sacchi, C. Spezzani, E. Allaria, E. Ferrari,
M. Coreno, M. Marangolo, M. Eddrief, V.
Etgens & G. DeNinno. "Time resolved pumpprobe scattering in MnAs/GaAs(001): a look
into the dynamics of α-β stripe domains."
Appl. Phys. Lett. 100, 211905 (2012).
93. T. Wang, D. Zhu, B. Wu, C. Graves, S. Schaffert, T. Rander, L. Müller, B. Vodungbo, C.
Baumier, D-P. Bernstein, B. Braüer, V. Cros,
S. de Jong, R. Delaunay, A. Fognini, R. Ku169
Co nanowires embedded in CeO2/SrTiO3(0 0
1)" Physica B 407, 3070-3073 (2012).
102.
A. Ouerghi, A. Balan, C. Castelli, M.
Picher, R. Belkhou, M. Eddrief, M. G. Silly,
M. Marangolo, A. Shukla, F. Sirotti “Epitaxial Graphene on single domain 3C-SiC(100)
thin Films Grown on off-axis Si(100)”; Applied Physics Letters (accepté).
103.
M. Tortarolo, L. Thevenard, H. J. von
Bardeleben, M. Cubukcu, V. Etgens, M. Eddrief, and C. Gourdon, "Fast domain wall dynamics in MnAs/GaAs films ", Appl. Phys.
Lett. 101, 072408 (2012).
104.
F. Vidal, Y. Zheng, P. Schio, F. J. Bonilla,
M. Barturen, J. Milano, D. Demaille, E. Fonda, A. J. A. de Oliveira, V. H. Etgens, "Mechanism of Localization of the Magnetization
Reversal in 3 nm Wide Co Nanowires", Physical Review Letters, accepté (6 août 2012).
105.
R. Trotta, E. Zallo, C. Ortix, P. Atkinson,
J. D. Plumhof, J. van den Brink, A. Rastelli,
O. G. Schmidt, "Universal recovery of the energy-level degeneracy of bright excitons in
InGaAs quantum dots without a structure
symmetry", Physical Review Letters accepté
(14 août 2012)






gabarit magnétique pour la croissance et la
manipulation de couches ferromagnétiques» ;
Breitwieserser Romain, thèse UPMC 2009
« Etude de l'origine du magnetisme des
Couches Minces de Cérine » ; Fernandes Vilmar ; thèse UPMC, 2010
«Croissance et propriétés de nouvelles phases
d'oxyde en couches minces » ; Petitmangin
Aline thèse UPMC, 2010
« Propriétés magnétiques, électriques et
structurales et transport polarisé en spin
dans des structures hybrides MnAs-GaAs » ;
Salles Benjamin thèse UPMC ; 2010
« Propriétés magnétiques de nanofils de cobalt auto-assemblés élaborés par ablation laser pulsée » ; Schio Pedro ; thèse en cotutelle
UPMC/UFSCar (Brésil) ; 2012
«Couches minces de métaux magnétiques en
épitaxie sur semiconduxteurs: applications à
la spintronique », Marangolo Massimiliano,
HDR UPMC, 2007
«Croissance et propriétés optiques des
couches minces et nanostructures », Gallas
Bruno, HDR UPMC, 2008
Conférences invitées dans congrés
 « Introduction aux Métamatériaux » ; B.
Gallas ; formation « métrologie des indices »
organisée par le CNRS (23-25 novembre
2009).
 «Growth and magnetic properties of
embedded Co nanowires with diameters in
the 3-5 nm » ; F. Vidal, At the frontiers of
condensed matter V ; Buenos Aires
(Argentine) ; 6-10 décembre 2010
 « Elaboration et réponse magnétique de
nanofils de cobalt de faible diamètre » ; F.
Vidal, P. Schio, Y. Zheng, J. Milano, D.
Demaille, F. Bonilla, E. Fonda, B. Vodungbo,
A. De Oliveira, V. Etgens ; Journée
électronique de spin et nanomagnétisme de
C’nano IdF ; Villetaneuse (France) ; 17 juin
2010
 «Growth of embedded 5 nm diameter cobalt
nanowires » ; F. Vidal, Y. Zheng, B.Vodungbo,
D. Demaille, E. Fonda, M.Marangolo, V.
Etgens; 5th Soleil Users Meeting, Material
science session ; Palaiseau (France) ; 20-21
janvier 2010.
 «Disorder in optical metamaterials made of
silver nanospirals» ; G. Guida, B. Gallas, R.
Abdeddaim, A. Priou, J. Rivory, K. Robbie ;
Meta-10; Cairo (Egypt) ; 20-25 February 2010
 «Three-dimensional metallic nanostructures
synthesized by glancing angle deposition» ; B.
Gallas, N. Guth, J. Rivory, J. Yang, K.
Articles non reférencés dans le Web of
Science
[C1] « Distance higher education at Pierre et
Marie Curie University in Physics » ;Witkowski
N., Marangolo M ; Proceeding TICE 2010 ; ISBN
2-9516740-5-8; 2010
Livres (ou chapitres des livres)
[L1] J. Perrière, E. Millon, V. Craciun, «Pulsed
Laser Deposition of ZnO and ZnO related compounds», “Pulsed Laser Deposition of Thin Films
: Applications in Electronics, Sensors and Biomaterials», 2007 p. 261, R.W. Eason & D.B.
ChriseyEds, John Wiley & Sons, Inc..
[L2] I. Zergioti, M. Nistor, R. Eason, J. Solis and
J. PerrièreEds, « Laser Processing and Diagnostics for Micro and Nano Applications », Proceedings of the Symposium of the EMRS Spring
Meeting 2010, Elsevier Science. Published in
Applied Surface Science Vol 257.
Thèses et HDR

«Systèmes oxyde pour l'électronique de spin :
étude de l'oxyde magnétique dilué CeO2 dopé
au cobalt et d'assemblées de nano-particules
de cobalt dans TiO2-δ»; Vodungbo Boris, thèse
UPMC, 2007
 «Propriétés structurales et magnétiques de
MnAs/GaAs(001) et son utilisation comme
170










Robbie, G. Guida, A. Priou ; Advances in
Optoelectronics and Micro/nano-optics (AOM
2010) ; GuangZhou (China) ; 3-6 December
2010
«Nanostructures 3D réalisées par dépôt en
incidence rasante : une voie de synthèse pour
les métamatériaux pour l’optique sur de
grandes surfaces » ; B. Gallas, N. Guth, J.
Rivory, J. Yang, K. Robbie, G. Guida, A.
Priou ; Colloque National Métamatériaux ;
Orsay (France) ; 14-15 mars 2011
«Ligne SEXTANTS à SOLEIL : diffusion
élastique, inélastique et cohérente des rayons
Xmous» ; M. Sacchi; Journée Electronique de
Spin C’nano IdF ; Paris (France) ; 25/11/2011.
«The association of magnetic materials with
semiconductors for spintronic: a material
science challenge» ; V.Etgens. Les rencontres
Franco-Brésiliennes sur les Nanosciences,
Nanotechnologies et Nanobiotechnologies,
Brasilia, Brésil, Novembre (2007).
«Unforeseen properties of MnAs epilayers for
semiconductors based spintronic»; V Etgens,
B. Salles, R. Breitwieser, F.Vidal,
M.Marangolo and M. Eddrief. International
Conference "At the Frontiers of Condensed
Matter IV". Buenos Aires, Argentine,
Décembre (2008).
«Nanostructures magnétiques: croissance,
structure, propriétés»; V. Etgens; Ecole
thématique du CNRS "Mécanique des NanoObjets, Autrans Mars; (2010).
«Growth of nanostructures by Molecular
Beam Epitaxy»; V.Etgens ; Ecole thématique
Nanomonde Curitiba-Brésil; Novembre
(2010).
«Grazing Incidence Fast Atom Diffraction: a
new in situ technique to study the Molecular
Beam Epitaxy growth»; V. H. Etgens, M.
Eddrief, H. Khemliche and P. Roncin;
International Conference "At the Frontiers of
Condensed Matter V" Buenos Aires,
Argentine; December (2010).
«Layer-by-layer film growth monitored by
Grazing Incidence Fast Atom Diffraction»; V.
Etgens, P. Atkinson, M. Eddrief, A. Momeni,
M. Mulier, H. Khemliche and P. Roncin;
International Conference "High-Resolution
Depth Profiling 6"; Paris June (2011).
«Magnetic tunnel junctions probed by
synchrotron radiation techniques»; M.
Marangolo; Workshop "Surfaces, nano-objets
et rayonnement synchrotron". Synchrotron
Soleil; 16 janvier 2007.
«Observation and functionalization of the
dipolar field of MnAs thin films. »; M.






Marangolo ; Encuentro CNEA “Superficies y
Materiales Nanoestructurados”; San Carlos
de Bariloche, 11-14 de mayo de 2010.
«Non-conventional bachelor programs in
Europe» ; M. Marangolo STEPS-two General
Forum in Vilnius 12-14 September, 2009
M. Marangolo. Ecole « Cristallographie et
Grands Equipements », Synchrotron Soleil
(2010). Atelier de Cristallographie.
M. Marangolo. Ecole « Cristallographie et
Grands Equipements », Synchrotron Soleil
(2011). Réseau direct, réseau réciproque,
diffraction.
"Soft X-ray dichroism" ; M. Sacchi ; cour
annuel de l'école international Higher
European Research Course for Users of Large
Experimental Systems
(http://hercules.grenoble.cnrs.fr).
"Ferromagnetic Nanowires: Growth Methods,
Potential Apllications and
Nanomagnetism";F. Vidal ; Escola
Nanomundo Juin 2012, San Carlos (Brésil).
"MBE/RHEED" ; V.Etgens ; Escola
Nanomundo Juin 2012, San Carlos (Brésil).
Conférences orales dans congrés
 « Propriétés magnétiques de nanofils de
cobalt de diamètre inférieur à 5 nm » ; P.
Schio, Y. Zheng, J. Milano, F. Vidal, F.
Bonilla, D. Demaille, E. Fonda, A. de
Oliveira, V.Etgens; Colloque Louis Néel ;
Brest (France) ; 21-23 septembre 2011
 « Growth of embedded 5 nm diameter cobalt
nanowires » ; F. Vidal, Y. Zheng , J. Milano,
D. Demaille, P. Schio, E.Fonda , B.
Vodungbo, V. Etgens; European workshop on
self-organized nanomagnets ; Aussois
(France) ; 29 mars - 3 avril 2009
 «Wet sequential grafting of oxides onto
silicon»; P. Barboux, G. Freiman, J. Perrière,
MRS Spring meeting, SanFrancisco,
EtatsUnis, Avril 2008.
 «Changes in optical properties of MnAs thin
films on GaAs(001) induced by  to  phase
transition» ; B. Gallas, J. Rivory, H. Arwin, F.
Vidal, V. Etgens ; ICSE-4 ; Stockholm
(Suède) ; 11-15 june 2007
 «Correlation between structural and optical
properties of tilted columns thin films of
titanium oxide deposited at oblique
incidence» ; M. Mansour, B. Gallas, J.
Rivory, ; 14th International Conference on
Solid Films and Surfaces ; Dublin (Ireland) ;
27th June-4th July 2008

«Nanostructured Chiral Silver Thin Films: a
Route to Metamaterials at Optical
171









Frequencies» ; B. Gallas, N. Guth, J. Rivory,
H. Arwin, R. Magnusson, G. Guida, J. Yang,
K. Robbie ; ICSE-V ; Albany (NY, USA) ; 2328 May 2010
«Bianisotropy in metamaterials near optical
frequencies » ;N. Guth, B. Gallas, J. Rivory,
G. Guida, J. Grand, A. Ourir, C. Jouvaud, R.
Abdeddaim, J. de Rosny ; 7thWorkShop
Ellipsometry ; Leipzig (Germany) ; 5-7 mars
2012
«Bianisotropy and spatial dispertion in
metamaterials near optical frequencies » ; N.
Guth, B. Gallas, J. Rivory, G. Guida, J.
Grand, A. Ourir, C. Jouvaud, R. Abdeddaim,
J. de Rosny ; META 12 ; Paris (France) ; 1922 April 2012
«Direct observation of Al doping induced
electronic states in the valence band of ZnO
films» ; M. Sacchi ; HAXPES2011 ; Hambourg
(Allemagne) ; 14-16/09/2011
«Uniaxial anisotropy and temperature driven
magnetization reversal of Fe deposited on a
MnAs/GaAs(001) magnetic template.» M.
Marangolo, R. Breitwieser, M. Sacchi, M.
Eddrief, V.H. Etgens, International
Magnetics Conference; INTERMAG 2008;
Madrid, May 4 2008
«Fe-induced spin-polarized electronic states
in a realistic semiconductor tunnel barrier.
International Magnetics Conference» ; M.
Marangolo, F. Finocchi; INTERMAG 2008;
Madrid, May 4 2008
«Resonant tunneling magnetoresistance in
MnAs/GaAs/MnAs junctions» M. Marangolo,
V. Garcia, J.M George, M. Eddriefnd V.H.
Etgens EPS - CMD 22, The 22nd General
Conference of the Condensed Matter Division
of the European Physical Society; Rome, 25th
to 29th August 2008
«Uniaxial anisotropy and temperature driven
magnetization reversal of Fe deposited on a
MnAs/GaAs(001) magnetic template.» ; M.
Marangolo, M. Sacchi, R. Breitwieser, C.
Spezzani, M. Eddrief, V.Etgens EPS - CMD
22, The 22nd General Conference of the
Condensed Matter Division of the European
Physical Society; Rome, 25th to 29th August
2008.
« Large area low density quantum dots and
molecules » ; P. Atkinson, E .Zallo, A.
Rastelli, O. G. Schmidt ; Quantum Dot
France 2011 ; Toulouse(France) ; 16-17 Juin
2011
«Imaging semiconductors with atomic
resolution over mm length scales using atom
scattering : a combination of long and short
range information» ; P. Atkinson, V. Etgens,
M.Eddrief, H.Khemlich, A. Momeni, B.
Lalmi, P.Roncin P ; 13th International
Conference on the Formation of
Semiconductor Interfaces ; Prague(Czech
Republic) ; 3-8 Juillet 2011
Organisation de manifestations scientifiques
 Perrière Jacques, co-Chair du Workshop
Franco-Roumain «Growth and properties of
oxide films and nanostructures », Juin2009 ,
Strasbourg (France).
 Perrière Jacques, co-Chair du Symposium
«Laser Processing and Diagnostics for Micro
and Nano Applications », lors du Spring
meeting de la Conférence EMRS 2010, Strasbourg (France).
 Massimiliano Marangolo, organisateur du
Forum annuel EUPEN's 12th General Forum
– EGF2010 "NEW WAYS OF TEACHING
PHYSICS »Paris (France): 2-5 September
2010 (Université Pierre et Marie Curie).
 Yun-Lin Zheng et Franck Vidal: organisation
de la journée Electronique de Spin de C'nano
IdF 2011, le 25 novembre 2011 à l'UPMC.
 Perrière Jacques, co-Chair Général du Fall
meeting de la Conférence EMRS 2011, Varsovie (Pologne).
Participation à des conseils scientifiques
(colloques, expertise,…)
 M.Marangolo : Membre de la Commission
d'experts de la 28ème section de l'UPMC.
 M.Marangolo : Membre du Conseil du Département du Master de physique.
 M.Marangolo : Expert évaluateur pour l'ANR
et pour CIFRE.
 M.Marangolo : Membre du Conseil de laboratoire de l'INSP (jusqu'à 2008).
 M.Marangolo : Membre de la commission de
Spécialistes de l'Université Paris-Sud.
 M.Marangolo : Membre du directoire des
Relations Internationales de l'UPMC.
Membre du comité de la ligne TEMPO
(SOLEIL).
M.Marangolo : Responsable du Parcous à distance de la licence de physique (~150 étudiants).
 M. Sacchi : Vice-président du PhysicsReview
Panel - Marie Curie Program - FP7, Research
Executive Agency – Commission Européenne
(Belgique).
 M. Sacchi : Président du Program Review
Committee Electronic and Magnetic Struc-
172









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




ture de ELETTRA - Sincrotrone Trieste
(Italie).
M. Sacchi : Evaluateur pour les agences de
financement de la recherche ANR, RTRA,
SNSF (Suisse), FoNCYT (Argentine).
M. Sacchi : Membre du comité de lecture des
revues Phys. Rev. B, Phys. Rev. Lett., Appl.
Phys. Lett., J. Appl. Phys., Optics Lett.,
Chem. Phys. Lett., Surface Sci.
M. Eddrief : Membre élu au Comité Technique de l’UPMC.
M. Eddrief : Membre du comité de pilotage
du réseau du vide « RTVIDE » de la MRCTCNRS.
B. Gallas : Membre de la Commission d'experts de la 30ème section de l'UPMC.
J. Perrière : Membre du Comité Exécutif de
l’European Material Research Society
(EMRS).
D. Demaille : Membre du directoire de la
recherche de l’UPMC.
D. Demaille : Membre du conseil de laboratoire de l’INSP.
Y. Zheng : Responsable de la plateforme
« Mesures Physiques à Basse température »
de l’UPMC.
F. Vidal : Membre de la Commission d'experts de la 28ème section de Paris 11 et 13.
V. Etgens : Membre du comité d’évaluation
ANR blanche et Membre du comité de lecture
des revues Phys. Rev. B, Phys. Rev. Lett.,
Appl. Phys. Lett. et Nature
V. Etgens : Membre du bureau C-NANO
2007-2012
V. Etgens : directeur adjoint chargé des finances de l’INSP 2009-2010.
V. Etgens : Secrétaire et trésorier de
l’Association française de cristallographie
V. Etgens : Chargé de mission auprès de la
présidence de l’Université de Versailles
Saint-Quentin en Yvelines pour le thème de
la mobilité électrique (partenariat privépublic) 2010














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
Collaborations nationales et internationales
L’équipe fait partie du LIFAN (Laboratoire
International Franco Argentin en nanosciences,
LIA-CNRS et CNEA).
 Collaborations avec l’Université de Perouse
(groupe de G. Carlotti)
 Collaboration avec CNR Trieste (groupe de G.
Panaccione).
 Collaboration avec UMR THALES-CNR.
ANR PNANO MOMES (terminé en







173
2008):Manipulation Optique, Magnétisme et
Electronique de Spin et TRIPES (2007).
Universida de Federal do Paraná et
Universida de Federal de São Carlos (D.H.
Mosca). Contrat COFECUB.
Université de San Carlos (Brésil). Accord
FAPESP/CNRS.
ECOS Sud Argentine. Centro Atómico de
Bariloche et InstitutoBalseiro (L. Steren et J.
Milano).
Max Planck Institut (Halle). Coll. D. Sander.
P. Atkinson, coll. avec IFW Dresden (Allemagne). (Institut de O.G. Schmidt and A.
Rastelli).
P. Atkinson, coll. avec University of Stuttgart, (Allemagne). (groupe de P. Michler)
Collaboration avec SOLEIL, beamline
SAMBA (ANR blanc SIMI4 EMA 2011)
Collaboration avec le GEMaC, Versailles
(ANR blanc SIMI4 EMA 2011 et C’nano IdF
NADIA 2010).
Perrière Jacques, LaidaniNadhira (Fondation
Bruno Kessler, Trento Italie), Projet OxiSolar soutenu par FBK.
Perrière Jacques, Nistor Magdalena
(INFLPR, Magurele Bucarest Roumanie), Accord de Coopération scientifique Université
Paris 6 – INFLPR.
Perrière Jacques, Millon Eric (GREMI Université d’Orléans), PIE « OxyMuPV » soutenu
par le CNRS.
Perrière Jacques, Seiler Wilfrid (LIM,
ENSAM Paris).
Perrière Jacques, Binet Laurent (ENSCP
Paris).
Perrière Jacques, Xavier Portier (CIMAPENSICAEN Caen).
Perrière Jacques, Perez-Casero Rafael (Université Autonome de Cantoblanco, Madrid
Espagne).
B. Gallas, N. Martin (Institut FEMTO-ST,
Besançon)
B. Gallas, K. Robbie (Queen’s University,
Canada)
B. Gallas, H. Arwin (Linköping University,
Suède)
B. Gallas, A. Ourir (ESPCI Paris-Tech)
B. Gallas, J. Grand (ITODYS, Paris 7)
B. Gallas, G. Guida (LEME, Paris 10)
B. Gallas, K. Mounir (Ecole Nationale
d’Ingénieurs de Tunis-ENIT), convention
d’échange CNRS-DGRS Tunisie
M. Sacchi, Synchrotron SOLEIL (SaintAubin), ligne SEXTANTS.
M. Sacchi, CSNSM (Orsay) et LCP-MR
(UPMC).





M. Sacchi, Sincrotrone Trieste (Italie) et Université de Nova Gorica (Slovénie), Laser-X et
source HHG. PEPS INTERDISCIPLINAIRE
CNRS
M. Sacchi, Université de Malaga (Espagne),
matériau pour le photovoltaïque solaire.
LPN. A. Ouerghi et J.C. Girard. ANR
SUPETRAMP.
IMPMC-UPMC A. Sukla et F. Mauri. ANR
SUPETRAMP.
P. Roncin et H. Khemliche LCAM, Orsay
ANR GIFAD II.
01/02/2010-30/11/2011. Responsable
scientifique : B. Gallas.
Implication dans la formation par la recherche
Année
Contrats et Valorisation
 Contrats nationaux
o PIE « OxyMuPV » soutenu par le
CNRS.
o ANR PNano MOMES Manipulation
Optique, Magnétisme et Electronique
de Spin. (Terminé en 2008)
o ANR Blanc SUPETRAMP Au dela du
Graphène : dopage, supraconductivité
et transitions de phase en 2D (début
2012).
o ANR Blanc SIMI4 2011 EMANanofils
magnétiques en matrice (porteur F.
Vidal, début en 2012).
o ANR GIFAD IIDiffraction d'atomes rapides sur des surfaces II (début 2012).
o PEPS INTERDISCIPLINAIRE CNRS
(début 2012). Projet : Dynamique structurale/magnétique Fe/MnAs
o Prototypage financé par DRGTT de
l’UPMC concernant brevet 1.
 Contrats régionaux
o C-Nano 2007 : TRIPEPS Tunnel Résonant et Injection électrique
o Projet IA C-NanoIdF 2010 : NADIA,
nanofils ferromagnétiques
 Contrats europeens
o M. Marangolo ERASMUS
ACADEMIC NETWORK:
STAKEHOLDERS TUNE
EUROPEAN PHYSICS STUDIES –
TWO http://www.stepstwo.eu/
o Projet Oxi-Solar soutenu par la Fondation Bruno Kessler (Trento, Italie).
 Contrats privés
o Contrat de Collaboration Recherche
CCR09_MCSE_LS 049326, « Suivi
des transitions de phase dans les
couches minces de MnAs sur
GaAs(001) par ellipsométrie spectroscopique. » avec Métaux Céramiques
Systèmes Engineering SARL (MCSE)



Nombre des
stagiaires M1
Nombre des
stagiaires M2
2007
1
2008
1
2
2009
1
3
2010
2
2011
2
1
2012
3
2
M. Marangolo : implications et cours :
Co-fondateur et co-responsable du master international Nanomat de l’UPMC.
Cours, TD et TP Functional Materials (en
anglais, 9ECTS) -Nanomat (SMNO).
TP De Physique de surfaces (SMNO)
Bruno Gallas, TP d’ellipsométrie au Master
Lasers Matériaux Milieux Biologiques
(LMMB, UPMC).
Paola Atkinson et Victor Etgens, cours et TP
dans le cadre de M2-Nanomat (SMNO).
Prix et distinctions
Notre activité a été valorisée dans les suivants
faits d’actualité.
IMPMC:
http://www.impmc.upmc.fr/fr/vie_de_l_institut/z
oom_science_novembre_2010.html
CEA :
http://iramis.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast
.php?t=fait_marquant&id_ast=1651
SOLEIL :
http://www.synchrotronsoleil.fr/Soleil/ToutesActualites/2010/PrixNobelGr
aphene
L’article suivant est “editor suggestion” de PRL:
Mosca, D., Vidal, F. & Etgens, V. "Strain Engineering of the Magnetocaloric Effect in MnAs
Epilayers". Physical Review Letters 101, 125503
(2008).
L’article suivant est “Research Highlights ” de
Applied Physics Letters : F. Vidal, C. Spezzani,
174
R. Breitwieser, M. Marangolo, M. Eddrief, M.
Sacchi, V. H. Etgens."Tuning the period of elastic
MnAs/GaAs(001) α−β pattern by Fe deposition".
Applied Physics Letters 97, 251914 (2010).
Nos travaux sur le grapheme (coll. LPN) ont été
selectionnés dans « SOLEIL synchrotron
highlight 2012 ».
175
Axe IV : Nanomatériaux : croissance, polarité et excitations fortes
E11 : Oxydes en basses dimensions (J. Jupille)
Liste des chercheurs et enseignants-chercheurs
Brunet-Bruneau
MCF
UPMC
Aline
Depondt Philippe
MCF
UPMC
Finocchi Fabio
DR2
CNRS
Goniakowski Jacek
DR2
CNRS
Jupille Jacques
DR1
CNRS
Lazzari Rémi
CR1
CNRS
Noguera Claudine
DRCE
CNRS
Stankic Slavica
CR1
CNRS
arrivée : 01/10/2007
Geysermans Pascale
arrivée : 01/05/2008
CR1
CNRS
départ : 31/08/2011
Liste des émérites et bénévoles
Kunc Karel
DR
départ :31/12/2008
bénévole
Liste des ingénieurs
Chenot Stéphane
Cruguel Hervé
Naud Claude
départ : 31/12/2009
Le contrat quadriennal a été marqué par
un accroissement de l’effectif du groupe (1 CR, 1
MCF et 1 IR) et la mise au point de montages
expérimentaux et codes de calcul originaux. Les
thématiques fédératrices de l’équipe, structures
atomiques et électroniques, croissance et adhésion, réactivité, ont connu des avancées significatives tant expérimentales que théoriques. La
réflexion collective est soutenue par les séminaires réguliers qu’organise l’équipe. Des collaborations fortes ont été développées, en France (25
% des publications du groupe) et à l’étranger (40
% des publications). Notre activité est bien soutenue par des contrats (dont 4 ANR et un CIFRE)
et implique de nombreux jeunes chercheurs (8
thèses soutenues et une moyenne de près de 2
post-docs par an). Les invitations à des conférences (33 dont 23 internationales), la participation à des instances nationales, internationales
et à l’organisation de conférences témoignent du
rayonnement de l’équipe. L’implication de
l’équipe dans l’enseignement et la communication
vers le public est significative et des membres de
l’équipe ont occupé des responsabilités administratives importantes.
UPMC
AI
IR2
UPMC
CNRS
IR1
UPMC
Eléments chiffrés.
Bilan succinct de la production scientifique
1) Développements
Année
2007
2008
2009
2010
2011
Instruments
ACL
17
15
21
23
13
ACLN
2
3
3
1
1
C-INV
4
11
8
5
6
C-COM
2
7
13
9
3
L’équipe s’est fortement investie dans des développements instrumentaux originaux, depuis la
caractérisation des surfaces monocristallines à
celle de poudres, de l’environnement ultra-vide à
des pressions croissantes de gaz réactifs, dont des
activités utilisant le rayonnement synchrotron.
Bâti ultra-vide de science des surfaces : topographie à l’échelle nanométrique
(AFM/ STM), spectroscopie de photoélectrons
excités par X (XPS) ou UV (UPS), désorption
thermique (TPD), ions de basse énergie rétrodiffusés
(LEIS),
diffractions
d’électrons
(LEED/RHEED). Une chambre de préparation
permet la synthèse contrôlée de films minces
avec suivi in situ par spectroscopie optique UVvisible.
Spectromètre de pertes d’énergie
d’électrons à haute résolution (HREELS) :
excitations de basse énergie (phonons de surface,
vibrations localisées et états dans le gap).
Nombre de doctorants et post-docs
Année
Nombre
des doctorants
Nombre de
thèses
soutenues
Post-docs
2007
5
1
1
2008
4
3
1
2009
3
1
2
2010
3
2
2
2011
2
1
1
2012
2
2
176
sant ce thème vers les couches ultra-minces et
îlots bi-dimensionnels. A noter un article de revue théorique sur les surfaces de minéraux [35].
Boîte à gants (combustion) et bâti
(CVD) « maison » : synthèse de nano-poudres
d’oxydes et manipulation sous atmosphère contrôlée.
Bâti infra-rouge : spectroscopie FTIR
en mode transmission/réflexion pour l’analyse
des sites de surface de poudres avec des molécules sondes (CO, H2O) sous 10-7 à 103 Pa.
Ligne SMIS-SOLEIL (Coll. P. Dumas) :
conception d’une expérience de spectroscopie IR
lointain pour sonder la liaison adsorbat-substrat.
Surfaces défectives, Jupille J. [20,92]
La physico-chimie des surfaces d’oxydes est pilotée par les structures défectives. Dans le cas de
TiO2 – archétype d’oxyde réductible – seul l’état
réduit TiO2-x associé à Ti4+ → Ti3+ est actif. Mais
les sites Ti porteurs des charges en excès (Ti 3d)
sont très discutés : surface ? Sous-surface ? Interstitiels ? Nous avons comparé par photodiffraction résonante (coll. S. Bourgeois (Dijon), D.
Chandesris (SOLEIL), A. Morgante (Elettra)) les
distributions spatiales des Ti 3d résultant de
l’adsorption de Na ou de lacunes d’oxygène superficielles. Leur similitude montre que la position
des charges, essentiellement sous-surfacique, est
dictée par les potentiels électrostatiques, en accord avec un calcul de l’équipe (Albaret et al.,
Phys. Rev. B 65 (2001)).
Codes numériques
La description fine des objets en basses dimensions ainsi que des phénomènes de croissance,
ont amené l’équipe à élaborer des outils d’analyse
et de simulation originaux à diverses échelles
temporelles et spatiales.
Monte Carlo cinétique : simulation fondée
sur des calculs ab initio de la croissance d'oxydes
binaires en homo-épitaxie (Finocchi F. & Hayoun
M. (Polyt.) [93]).
Couplage de calculs ab initio avec des
méthodes de propagation de paquets
d'ondes pour l’analyse quantitative des expériences de diffraction rasante atome/surface (Finocchi F. & Orsay & Buenos Aires [41]).
SDOT : simulation de dynamique de spins de
plots magnétiques bi-dimensionnels nanométriques (Depondt P. [50]).
PHFAST : simulation Hartree-Fock semiempirique, auto-cohérente d’ordre N pour des
systèmes « grands » (Noguera C. & Goniakowski
J. [64]).
NANOKIN : simulation géochimique par
résolution d’équations maîtresses de la nucléation-croissance de minéraux en solution aqueuse
(Noguera C. & Fritz B. (LHYGES) [49]).
MDSUP: simulation atomistique (approx. au
2eme moment) des particules métalliques supportées sur des surfaces d’oxydes. (Goniakowski
J. & Mottet C. (CINaM) [69]).
IsGISAXS : analyse et simulation de la diffusion centrale de rayons X sous incidence rasante par des nanostructures (Lazzari R.
http://ln-www.insp.upmc.fr/axe4/Oxydes/
IsGISAXS/isgisaxs.htm) [1,48,L2].
GranFilm : calcul des coefficients linéaires de
Fresnel et de la réponse plasmonique de couches
minces d’îlots sphériques ou sphéroïdals, [XXX],
http://ln-www.insp.upmc.fr/axe4/Oxydes/
GranFilm/GranularFilm.html (Lazzari R. &
Simonsen I. (NTNU, Norvège).
Fig. 1. Electrons en excès à la surface TiO 2(110)
(PED) : (a) Na adsorbé ; (b) lacune d’oxygène.
Couches ultraminces et nano-objets oxydes, Goniakowski J., Noguera C. [7,30,31,34,46,64,66,67,
80] post-docs : Godet J., Jeloaica L.
Les caractéristiques de couches ultra-minces ou
de nano-objets oxydes reposent fortement sur les
relaxations de contrainte à l’interface avec le
substrat. En relation avec les expériences en
cours dans notre équipe, grâce au développement
du code quantique PHFAST (section 1) (ANR
SIMINOX), nous avons simulé les propriétés
d'îlots ultra-minces de MgO. Nous avons décrit la
formation de dislocations d'interface qui induisent propriétés des îlots inhomogènes spatialement et oscillant en fonction de leur taille. En
accord avec les résultats expérimentaux récents
sur des substrats Ag(100) et Mo(100), nous avons
pu identifier les îlots les plus stables (magiques)
et en expliquer l’origine. Dans le cas particulier
de couches d'orientation polaire, en nous fondant
sur des simulations ab initio, nous avons montré
que la guérison de l'instabilité polaire peut prendre diverses formes nouvelles à l’échelle nano :
polarité non-compensée aux très faibles épais-
2) Structures atomique et électronique
L’équipe a poursuivi sa ligne de recherche sur les
surfaces et interfaces d’oxydes, tout en élargis-
177
seurs, phases cristallographiques différentes du
volume, guérison partielle par transfert électronique à partir du substrat. Les connaissances
accumulées ont fait l'objet d'un article de revue.
Dans le cadre d'une action de collaboration européenne COST (équipes théorique de Milan et
expérimentale de Berlin), dans les couches
FeO(111)/Pt(111), nous avons mis en évidence un
couplage électrostatique entre la structure locale
de la couche et l'état de charge de surface/interface qui pilote ses propriétés structurales et électroniques et qui détermine des modes
d'adsorption originaux et spécifiques à ce type
d'objets.
avons montré que la formation de la première
couche ZnSe est cruciale et favorise l’orientation
[111]. La croissance ultérieure est ensuite pilotée
par cette première couche, en accord avec des
résultats expérimentaux jusque là inexpliqués.
Dynamique de spin dans des îlots 2D, Depondt
Ph. [50,88,89]
L'intérêt des plots magnétiques bi-dimensionnels
de taille nanométrique provient des perspectives
de stockage numérique qu'ils offrent, et de ce que
la dynamique des spins, régulée par la compétition entre l'interaction d'échange à courte portée
et l'interaction dipôle-dipôle, y est fortement nonlinéaire. Des simulations, utilisant le code SDOT
(section 1) ont identifié l'état fondamental et
permis d’établir un modèle simple dit « du chapeau mexicain inversé » (Fig 3). Les simulations
confirment aussi des résultats expérimentaux
obtenus à Hambourg sur la fréquence gyrotropique des cœurs de vortex.
Fig. 2. Corrélation entre tailles magiques d’îlots
MgO/Ag(100) et périodicité du réseau de dislocations de misfit.
Fig. 3. Le modèle du chapeau mexicain inversé
donne l'énergie d'un nanoplot magnétique en
fonction de la position du cœur de vortex.
Surfaces et interfaces de pérovskites, Finocchi F.
[13,32,41,54], thèse de N. Iles, collaboration INSP
Réseaux poreux, Brunet-Bruneau A. [43,44,61]
Thésard : Guillemot F.
Parmi les nombreuses reconstructions de
SrTiO3(001) observées selon le traitement de la
surface, celles en « double-couche » (DLR) ont un
empilement inhabituel TiO2/TiO2 en surface. Afin
d'expliquer leur stabilité, nous avons mené une
étude théorique comparative des DLR sur
plusieurs pérovskites ternaires ABO3 (A:Sr, Ba;
B:Ti, Zr) et conclu qu'elles sont stables pour des
conditions riches en élément B. La couche
externe est quasi neutre, avec des conséquences
importantes pour la réactivité.
Les propriétés électroniques des hétérostructures semiconducteurs/perovskites, utilisées
en opto-électronique, peuvent fortement varier
selon la stoechiométrie, l'orientation relative et le
contact d’interface. Dans le cas de GaAs ou ZnSe
sur SrTiO3, l’une de deux composantes de
l’interface est forcément en orientation polaire.
Nous avons montré que les couches ultra-minces
GaAs adhèrent mieux sur un substrat polaire
SrTiO3(011), expliquant ainsi les rares données
expérimentales. Par simulation de plusieurs
structures ZnSe, orientées [001] ou [111], nous
L’analyse des isothermes de physisorption
d’éthanol à des températures proches de
l’ambiante a permis d’étudier l’effet des paramètres de synthèse et de post-traitement sur le
réseau poreux (connectivité, distribution en taille
des pores, répartition entre micropores et mésopores) de couches minces silicatées.
3) Croissance de nano-objets
Contrôler et caractériser la croissance et la morphologie de nanoparticules dans des environnements complexes est un défi pour l’expérience,
qui doit analyser les évolutions à l’échelle atomique, et la théorie, qui doit représenter des objets de façon réaliste.
Forme d’équilibre, croissance et épitaxie
d’agrégats métalliques, Lazzari R., Jupille J.,
Goniakowski J. [2,4,11,12,14,17,23,33,36,39,47,
51,52,64,69,81,91] Thésard : Cavallotti, R.
178
L’originalité de l’approche expérimentale du
groupe sur les agrégats métalliques épitaxiés sur
oxydes est d’étudier les phénomènes de croissance in situ et en temps réel par diffusion de
rayons X rasants auprès du synchrotron (Fig. 4)
(collab. CEA-Grenoble, article de revue [47]) ou
au travers de la réponse plasmonique des particules, techniques dont l’analyse implique le développement de modélisations pertinentes.
Croissance homo-épitaxiale d'oxydes, Finocchi, F.
[38,93]
Fig. 5. Schéma des principaux mécanismes de
diffusion d’une molécule MgO sur MgO(001), vus
d’en haut ou de profil. Mg en bleu et O en rouge.
La connaissance fragmentaire des processus élémentaires (dépôt, diffusion, nucléation) lors de la
croissance des surfaces d’oxydes a motivé l'étude
de la diffusion d’atomes O, Mg, molécules MgO
(Fig. 5) et de bi-lacunes sur une terrasse
MgO(001), combinant potentiels empiriques inter-atomiques et DFT, à plusieurs échelles (collab. LSI, Polytechnique). Une statistique sur des
temps longs a permis d’extraire les barrières
d’enthalpie et de montrer la diffusion de la molécule en bloc, jamais mise en évidence à ce jour.
Ces données ont été implémentées dans un code
Monte Carlo cinétique pour simuler la croissance
homo-épitaxiale de MgO, généralisable à d'autres
oxydes.
Fig. 4a. Clichés GISAXS expérimental et simulé
pour un dépôt de 6 monocouches d’Au/TiO 2(110).
Synthèse de nano-poudres d’oxydes, Stankic S.,
Jupille J., Finocchi F., Noguera C. [1,10,21,27,
29,76,79] Thésard : Rodriguez R.
Fig. 4b. Evolution en taille de l’énergétique et de
la distance Pt-Pt à l’interface pour les deux orientations Pt(100) et (111) sur MgO(001). L’accord à
l’interface se traduit dans les cartes de pression.
Phases de nucléation, croissance et coalescence
dynamique sont caractérisées par des lois de
puissance en fonction du temps et se corrèlent à
des évolutions fines du facteur de forme des
agrégats en fonction des contraintes. Des simulations de dynamique moléculaire des formes
d’équilibre et des processus de croissance ont
permis d’expliquer, au travers d’une extension du
théorème capillaire de Wulff-Kaishew à des objets nanoscopiques, la variabilité en taille et
température des relations épitaxiales observées
(Fig. xx). Sur ce sujet, les études ont bénéficié des
ANR Merethif (2008-11) et Cocotrans (2012-15)
et se poursuivent autour du mouillage Zn/oxyde
(thèse CIFRE-ArcelorMittal de R. Cavallotti
(2011-14)).
Fig. 6. Taille des cristallites de fumées de MgO en
fonction de la pression partielle d’O2.
Un défi de la science des surface d‘oxydes est la
caractérisation microscopique de la physicochimie dans l’environnement. Les nano-poudres à
forte surface spécifique (MgO, ZnO) offrent une
opportunité unique de maîtriser l’abondance et la
nature des sites réactifs sous-coordonnés
(marches, coins) au travers des conditions opératoires de synthèse (combustion et CVD) pour
ensuite les analyser (IR, photoluminescence)
dans les conditions ambiantes. Un exemple est
179
celui des oxydes mixtes ZnMgO dont les sites
d’arête sont de type Zn2+-O2- par ségrégation superficielle. La comparaison avec les films ou les
cristaux étudiés en parallèle, appuyée par le calcul DFT, permet une caractérisation microscopique unifiée, de la surface modèle à l’échantillon
réaliste, de l’ultra-vide à la normale (§ 5).
l’analyse des fréquences isolées par celle des conformations associées à une combinaison de fréquences.
Dissolution/précipitation des minéraux, Noguera
C. [49,70,83,C2-C4,C7,C8,C10,C11], Thèse en codirection de Amal Y.
En Sciences de la Terre, les minéraux argileux en
feuillets, résultant de l'altération chimique des
roches par contact avec des fluides géologiques,
existent, la plupart du temps, sous la forme de
particules d'épaisseur nano-métrique. Un premier travail a consisté à introduire les concepts
élémentaires de croissance cristalline dans un
code géochimique existant au Centre de Géochimie de la Surface à Strasbourg. Il s'est prolongé
par l'analyse de mécanismes plus complexes
(précipitation consécutive à la dissolution d'un
minéral primaire, précipitation compétitive de
plusieurs minéraux) et par l'introduction de la
variabilité chimique et de l'échange cationique
dans les processus de précipitation (ANR
SIMINOX et soutien CNRS PEPS). Une thèse de
mathématiques appliquées (co-direction ParisStrasbourg), a accompagné l'ensemble de ces
développements.
Fig. 7. Spectres IR sur poudres (bleu), HREELS
sur films (rouge) et calcul DFT (noir) associé à
l’hydroxylation de marches MgO <100>.
Stœchiométrie - Observée par l’expérience en
contradiction avec le calcul, la réactivité exaltée
des îlots MgO(100)/Ag(100) faisait débat. Elle
était attribuée à des effets particuliers aux épaisseurs atomiques : force image et transfert de
charge. En collab. avec M. Rocca, Gênes, il a été
montré qu’elle est due à la sous-stœchiométrie de
MgO sans que l’expérience soit triviale (Collab.
M. Rocca, Gênes) (Fig. 8). Approchée de travaux
antérieurs, l’observation montre que, quelque
soit son support, MgO(100) ne dissocie pas la
molécule H2O isolée.
4) Réactivité
Hydroxylation et hydratation des oxydes, Finocchi
F., Geysermans P., Goniakowski J., Jupille J.
[3,16,24,37,45,56,86,C9] Post-docs, invités : Cabailh G., Smerieri M., Deiana C.
Fig. 8. Gauche : spectres O 1s après hydroxylation
de films non-stœchiométrique/stœchiométriqueDroite : image 33×33 nm2 du second.
La compréhension de l’hydratation est essentielle
à l’approche physico-chimique des oxydes. Les
effets de la structure et de la stœchiométrie et les
formes d’équilibre ont été étudiés dans le cas de
poudres de MgO (thèse R. Hacquart, 2006) et de
films MgO(100) préparés de manière contrôlée.
Du cube à l’octaèdre - La face (111) de MgO était
depuis longtemps prédite être l’orientation normale de MgO dans les conditions ambiantes MgO
du fait de sa faible énergie, sans qu’aucune
preuve directe soit avancée. Par dissolution
aqueuse de cristallites de fumées de MgO qui
offrent des sites de coordinences définies (face,
arête, coin : 5, 4 et 3), apparaissent d’abord des
troncatures (110) pour des raisons cinétiques.
Puis, démontrant la pertinence de la prévision,
les cubes clos de faces (100) se transforment en
octaèdres bordés de faces (111) de forme (Fig. 9)
similaire aux cristaux de périclase.
Signatures de l’hydroxylation des marches <100>
de MgO(100) - Fumées et films définis de MgO
ont permis d’explorer l’hydroxylation des
marches <100>. Deux bandes relevées à 3480 et
3710 cm-1 sur fumées hydroxylées se comparent à
celles relevées par HREELS sur un film
MgO(100)/Ag(100) sous vide (coll. avec M. Rocca
(Gênes)) (Fig. 7). Une première : le calcul attribue ces bandes à l’ensemble Mgsurf-OHads et OsurfHads qui peuple les marches <100> monoatomiques, site le plus commun de MgO(100). On
introduit de plus une méthode en remplaçant
180
sur catalyseurs dispersés, montre que les particules réactives sont 3D (maximum de réactivité
pour 2,1±0.3 nm) et suggère une réactivité associée à la coordinence.
Photoémission ambiante – L’activation de O2 par
les nanoparticules supportées d’or, qui n’est pas
comprise, a été analysée par photoémission
« ambiante » (100 Pa, coll. H.-P. Steinrück, Erlangen). L’activation de l’oxygène induite par les
rayons X avec formation de AuIII est démontrée
(elle pose en passant la question de la pertinence
de l’analyse chimique par cette sonde). L’oxygène
activé réagit avec CO.
Fig. 9. Formation d’octaèdres clos par des plans
(111) par dissolution aqueuse de nano-cubes de
MgO exposant des faces (100) – A droite, calcul.
Catalyse par des couches ultra-minces d'oxydes,
Goniakowski J., Noguera C.
La particularité des propriétés d'adsorption et de
réactivité de couches oxydes ultra-minces, supportées sur des surfaces métalliques réside en
l'échange d'électrons entre l'interface métal/oxyde
et les ad-espèces, qui devient possible par effet
tunnel à travers des couches oxydes suffisamment minces. Depuis plusieurs années, en collaboration avec les théoriciens de l'Université du
Milan et les équipes expérimentales du FHI à
Berlin nous étudions des diverses implications de
cette particularité. En effet, piloté par le travail
de sortie du substrat et les caractéristiques électroniques d'espèces adsorbées, l'échange électronique à travers la couche oxyde détermine le
mode d'adsorption et l'état de charge d'adsorbats,
peut ainsi induire une auto-organisation des espèces adsorbées, ou faciliter l'oxydation de la
couche oxyde elle-même. Ce dernier mécanisme
est un des facteurs responsables des capacités
étonnantes de dissociation et du stockage de
l'oxygène par la couche FeO(111) supportée sur
Pt(111), en lui procurant ainsi des propriétés
recherchées dans la catalyse d'oxydation des gaz
nocifs, tels que CO et NO.
Rayonnement et attractivité académiques
Thèses en cours :
 Cavalotti Rémi, « Etude interface zincalumine », dir. J. Goniakowski, J. Jupille
et R. Lazzari
 Tissot Héloïse, « Par delà le «gap de pression». Etudes par spectroscopie XPS
d'interfaces gaz/solide à pression proche
de l'ambiante », dir. F. Finocchi

Güller Francisco «Polarity of transition
metal di-chalcogenidenano-objects » codirigée par C. Noguera et A.M. Llois (Buenos Aires)
 Claire Goldman « Particules Janus » codirection R. Lazzari et C. Chanéac
Liste des professeurs et chercheurs invités
Université de
Rocca Mario
2008
Gênes
University of Bath,
Parker Stephen
2009
UK
2010 Norwegian UniverSimonsen Ingve
2011
sity of Science and
2012 Technology (NTNU)
Deiana Chiara
2011 Université de Turin
2011 Nanoworld Institut
Claudio Nicolini
2012
Rome
Liste des post-docs
Godet Julien
Bourgeois Antonin
Cabailh Grégory
Fig. 10. Catalyseurs modèles (Jupille J., Lazzari
R.) [11, 25,84,90] Thésard : Mantilla M., Postdoc : Cabailh G.)
Cortes Huerto Robinson
El Mendoub El Bahloul
Smerieri Marco
Jeloaica Leonard
GISAXS operando - “Voir” les particules in situ (§
3) offre un outil unique pour l’analyse de la dépendance en taille de la réactivité. L’oxydation
catalytique du CO par Au/TiO2(110), fort débattue, est-elle due à un effet quantique (particules
2D) ou à la coordinence (3D)? L’analyse simultanée réactivité/GISAXS operando (Coll. MC SaintLager (IN)), en bon accord avec des expériences
181
2007
2009
2009-2010,
2012
2012
2010
2011
2008
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Lazzari; IWOX 5 (International Workshop on
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 «Analyzing Grazing Incidence Small Angle XRay Scattering from nanostructures»; R. Lazzari; GISAS 2009 (International workshop on
GISAXS); Hambourg (Allemagne); 9-11 mai
2007
 «Watching metal nanoparticles grow on oxide
surfaces with X-ray scattering: the case of the
model catalyst Au/TiO2(110)»; R. Lazzari;
Workshop
France-Japon;
Strasbourg
(France); 24-26 octobre 2007
 «Dissolution, nucleation and growth of mineral phases in aqueous solutions», C. Noguera, B. Fritz, A. Clément, Goldschmidt Conference 2007 (Cologne (Allemagne) 20-24
août 2007)
 «Dynamique de précipitation de particules
minérales en solution » C. Noguera, Réunion
Jeunes Chercheurs Nanochimie, C-Nano Ile
de France (Boucicaut 11 janvier 2008)
 « Les verres du futur. Une matière intelligente »; H. Arribart et J. Jupille ; Séminaire «
Qu’en savez-vous vraiment ? » organisé par
La Recherche, L’actualité des Sciences, Conservatoire National des Arts et Métiers ; février 2008
 «Novel properties of oxide ultra-thin films»,
C. Noguera, J. Goniakowski, Workshop on
Functional Oxides (Londres (Angleterre) 1416 avril 2008)
 «Following growth and catalytic reaction of
oxide supported metal nanoparticles with
GISAXS»; R. Lazzari; XXI Congrès International Union of Crystallography; Osaka (Japon); 23-31 août 2008
 «Localizing vacancy-induced states at oxide
surfaces» ; J. Jupille ; Workshop Surface diffraction and spectroscopic methods for nanoscience ; Trieste (Italie) ; octobre 2008
 « Richesse des surfaces d'oxydes » C. Noguera, Journée scientifique en l'honneur du départ en retraite de D. Spanjaard et M. C.
Desjonquères (CEA Saclay, 3 octobre 2008)
 « Surface des verres » ; J. Jupille ; GDR
Verre, Dourdan (France) ; octobre 2008
 « Surfaces des oxydes » ; J. Jupille ;
Workshop ANTARES, Synchrotron SOLEIL ;
novembre 2008
 «Stabilisation of polar orientations of oxides
in environment» ; J. Jupille ; Int. Conference
on Fundamental and Applied Research in
Thèses et HDR

« Etude des composés phosphatés conducteurs ioniques du lithium en vue du stockage
d'énergie » ; Ait Salah Atmane ; thèse UPMC,
2007
 « Ab initio theory and calculations of electronic excitations and dielectric response in condensed matter systems » ; L. Caramella ;
these co-dirigée par F. Finocchi en cotutelle
avec Université de Milan (2008)
 « NANOKIN: un code de simulation de précipitation et croissance en solution » ; Y. Amal ;
thèse Strasbourg co-direction C. Noguera et
B. Fritz (2008)
 « Dynamic atomic forces microscopy of hematite nanoparticules: beyond topographic
measurements » ; R. Rodriguez ; thèse UPMC
(2008)
 « Microstructure de silices poreuses en
couches minces par ellipsométrie spectroscopique » ; Brunet-Bruneau Aline ; HDR UPMC
(2008)
 « Structure de films supportés : polarité de
films MgO/Ag(111) – Evolution de la morphologie d’agrégats Au/TiO2(110) lors de la réaction catalytique d’oxydation du CO » ; M.
Mantilla ; thèse UPMC (2009)
 « Maîtrise de la structure et de la mécanique
de couches minces poreuses de silicates » ; F.
Guillemont ; thèse UPMC (2010)
 « Etude théorique des reconstructions des
surfaces (001) de pérovskites ternaires ABO3
(A= Ba, Sr ; B= Ti, Zr) » ; N. Iles ; thèse codirigée par F. Finocchi et soutenue à
l’Université d’Oran (Algérie) (2010).
 « Electrical transport and scattering mechanisms in thin silver films for thermally insulating glazing » ; M. Philipp ; Thèse codirigée
par J. Jupille et B. Büchner (Dresde) (2011)

« Regarder croître et réagir des nanoparticules : de la nanoplasmonique à l’espace réciproque » ; R. Lazzari ; HDR UPMC (2012)
187











Physics - FARPHYS ; Iasi (Roumanie) ; octobre 2008
«Polarity in oxide ultrathin films» ; J.
Goniakowski, C. Noguera ; 56th Int. IUVSTA
Workshop "Template mediated growth of
nanostructures"; Burg Schlaining (Autriche) ;
3-6 novembre 2008
«Looking by GISAXS at growth and catalytic
reaction
of
oxide
supported
metal
nanoparticles»; R. Lazzari; Material Research
Society conference; Boston (Etats Unis); 0105 décembre 2008
« MgO in humid environments : structure and
vibrational properties from theory and experiments », F. Finocchi, P. Geysermans, J. Goniakowski, J. Jupille, 6th International Workshop on Oxide Surfaces (IWOX-VI), Schladming (Autriche), 18-23 janvier 2009.
«Electrostatic forces and polarity: from semiinfinite oxide surfaces to ultra-thin films» C.
Noguera, J. Goniakowski, F. Finocchi, International Conference CAT1P "Catalysis from
first principles" (Vienne (Autriche) 25-28 mai
2009)
«Mineral precipitation kinetics», C. Noguera,
B. Fritz, Short Course on "Fluid-rock interactions" (Davos, (Suisse), 20-21 juin 2009)
«Polarity in oxide ultrathin films» ; J.
Goniakowski ; Int. Conf. on Science and
Technology for Advanced Ceramics (STAC3);
Yokohama (Japon) ; 16-18 juin 2009
« Polarity of oxide surfaces and nanostructures » ; J. Goniakowski ; European
Conf. on Surface Science (ECOSS-26) ;
Parma (Italy) ; 30 Aout - 4 septembre 2009
«Combining GISAXS with in situ techniques
to unravel optical and chemical properties of
nanoparticles», R. Lazzari; GISAS 2009,
Satellite Conference of SAS2009; Hambourg
(Allemagne); 20-23 septembre 2009
«Oxide-Supported Metal Clusters: From
Model Calculations Towards Realistic
Simulations» ; J. Goniakowski ; Workshop on
Merging Atomistic and Continuum Analisis
(MACAN); Berlin (Allemagne) ; 14 - 17
novembre 2009
« Une méthode d'ordre N pour la description
atomistique de nano-objets oxydes », C. Noguera, Réunion plénière "Surfaces et Réactivité" du GDR DFT++ (10-11 décembre 2009,
Paris)
“Structure of MgO nano-islands on metallic
substrates: A semi-empirical, order N, Hartree-Fock simulation”, C. Noguera, J. Goniakowski, J. Godet, International Conference











NANOSEA (Cassis (France) 28 juin-2 juillet
2010)
«Polarity in oxide ultrathin films» ; J.
Goniakowski; 3rd International Conference
on Nanostructures Self-Assembly NanoSEA
2010 ; Cassis (France), 28 juin - 2 juillet 2010
“Structure of MgO nano-islands on metallic
substrates: A semi-empirical, order N, Hartree-Fock simulation”, C. Noguera, J. Goniakowski, International Conference ECOSS
(Groningen (Pays Bas), 30 août-3 septembre
2010)
« Dynamique de précipitation de particules
minérales en solution : approche théorique et
modélisation », C. Noguera, Atelier "Nucléation" du GDR Agrégat (Toulouse 3 et 4 novembre 2010)
“Structure of MgO nano-islands on metallic
substrates: A semi-empirical, order N, Hartree-Fock simulation”, C. Noguera, J. Goniakowski, Frontiers in Condensed Matter Physics (Buenos Aires, (Argentine) 6-10 décembre 2010)
« Polarity
at
the
nano-scale » ;
J.
Goniakowski ; TEAM workshop: "Atomic and
molecular level devising of functional
nanostructures for magnetic and catalytic
applications" ; Zakopane (Pologne), 12 – 15
avril 2011
« Les argiles des nanomatériaux modernes au
passé millénaire » C. Noguera, Colloque du
Groupe Français des argiles (GFA) 10-12 mai
2011, Paris
« La face cachée du verre » ; J. Jupille ; Réunion UPMC-SOLEIL (Paris) ; 5 mai 2011
“Structure of MgO nano-islands on metallic
substrates: A semi-empirical, order N, Hartree-Fock simulation”, C. Noguera, J. Goniakowski, CECAM workshop (Zaragossa, Spain
20-23 juin 2011)
“Oxides in low dimensions” C. Noguera,
CNRS-Oxford Workshop (Oxford 2-3 novembre 2011)
« Simulation de la nucléation et croissance de
nanoparticules
minérales
en
solution
aqueuse, et applications aux argiles », C. Noguera, Colloque de la SFMC en l'honneur de
Georges Pedro (15 décembre 2011, Paris)
“Atomistic simulations of polar oxide surfaces” C. Noguera, American Chemical Society
Meeting (San Diego, USA, 25-29 mars 2012)
Autres Invitations
 F. Finocchi, contrat de professeur invité (mai
2011): "Polar Surfaces: from basic principles
to
advanced
applications",
Serie
de
188


conférences à l'école doctorale en Physique de
l'Université de Cagliari (Italie).
R. Lazzari, poste de chercheur invité
(octobre/novembre 2011) à l’Institute of
Crystallography, Bari (Italie)- Collaboration
avec C. Giannini sur "GISAXS simulation on
nanostructured samples".
J. Jupille, série de séminaires invités par
Geoff Thornton (University College of
London, Université d’Oxford (accueil : R.
Egdell), Université de Liverpool (accueil R.
Raval), 25-28 mai 2008.



Conférences orales dans congrés
 «Novel aspects of polarity at the nano-scale» ;
C. Noguera, Goniakowski J., Giordano L. ;
Annual Meeting of COST action D41; Berlin
(Allemagne) ; 21-23 octobre 2007
 «Interplay between structural, magnetic, and
electronic properties in a FeO/Pt(111)
ultrathin film» ; J. Goniakowski, L. Giordano
G. Pacchioni, N. Nilius, E.D.L. Rienks, H.-J.
Freund ; Annual Meeting of COST action
D41; Berlin (Alemagne) ; 21-23 octobre 2007
 «Structure and spectroscopic properties of
Zn(2+)-doped MgO nanocubes» ; S. Stankic ,
A. Sternig, J. Bernardi, F. Finocchi, E.
Knözinger, O. Diwald ; CERC3-YCW; Vienna
(Austria); 15-16 mai 2008.
 « Simulation of the nucleation and growth of
solid solutions in aqueous solutions” C.
Noguera, B. Fritz, A. Clément : Conférence
Internationale Goldschmidt 2008, Vancouver,
Canada, juillet 2008
 “Nucleation and growth of calcite particles:
Comparing modelling and experimental
approaches”, C. Noguera, B. Fritz, A.
Clément, G. Montes-Hernandez : Conférence
Internationale
Goldschmidt,
Prague,
république Tchèque, août 2008
 « Atomic structure and electronic properties
of realistic Fe/ZnSe(001) interfaces from first
principles », F. Finocchi, M. Marangolo, 22nd
General Conference of the Condensed Matter
Division of the European Physical Society
(CMD22), Rome (Italie), 25-29 août 2008.
 « Water Adsorption on MgO nanocrystals:
simulations and experiments », F. Finocchi, P.
Geysermans, J. Jupille, 22nd General Conference of the Condensed Matter Division of the
European Physical Society (CMD22), Rome
(Italie), 25-29 août 2008.
 «Charging of metal adatoms on ultra-thin
oxide films: Au and Pd on FeO/Pt(111)» ; J.
Goniakowski, L. Giordano, G. Pacchioni, N.
Nilius, E.D.L. Rienks, H.-J. Freund ; Annual








189
Meeting of COST action D41; Barcelone
(Spain) ; 16-18 octobre 2008
«Zn(x)Mg(1-x)O
cubes:
structure
and
spectroscopic surface properties» ; S. Stankic,
A. Sternig, J. Bernardi, F. Finocchi, E.
Knözinger, O. Diwald; COST D41, Annual
Meeting; Barcelona (Spain); 16-18 octobre
2008.
« Zn(x)Mg(1-x)O Surfaces of MgO Nanocubes
» ; S. Stankic, A. Sternig, J. Bernardi, F.
Finocchi, E. Knözinger, O. Diwald ; IWOXVI, Schladming (Austria); 11-15 janvier 2009.
«Polarity effects in ultrathin oxide films» ; J.
Goniakowski, C. Noguera, L. Giordano ; The
VIth International Workshop on Oxide
Surfaces (IWOX VI); Schladming (Austria) ;
18-23 January 2009
«A new order N method for the atomistic
simulation of nano-oxides.» ; C. Noguera, J.
Goniakowski,
J.
Godet ;
The
VIth
International Workshop on Oxide Surfaces
(IWOX VI); Schladming (Austria) ; 18-23
January 2009
«MgO dissolution shapes: kinetics and thermodynamics» ; J. Jupille ; COST Inorganic
Oxide Surfaces and Interfaces; Erlangen (Allemagne); 16-18 avril 2009
« Zn segregation and OH vibrations in mixed
ZnMgO particles from first principle calculations », F. Finocchi, S. Stankic, COST D41 action “Inorganic Oxide Surfaces and Interfaces” workshop, Erlangen (Allemagne), 16-18
avril 2009
«Electrostatic forces and polarity: from semiinfinite oxide surfaces to ultra-thin films» ; J.
Goniakowski,
C.
Noguera ;
FOXPAD
workshop; Leuven (Belgique) ; 3-4 June 2009
“Account of cationic exchange in the
nucleation and growth of minerals in
aqueous solutions”, C. Noguera, B. Fritz, A.
Clément
Conférence
Internationale
Goldschmidt 2009, Davos, Suisse, juin 2009
«Dissolution profiles of MgO crystals» ; R.
Hacquart, P. Geysermans, F. Finocchi, J.
Goniakowski, J. Jupille; European Conf. on
Surface Science (ECOSS-26); Parma (Italy) ;
30 août - 4 septembre 2009
«Structural properties of oxide-supported
metal nanoparticles» ; G. Rossi, A.C. Levi, Z.
Kutnova, F. Nita, A. Jelea, C. Mottet, G.
Barcaro, A. Fortunelli, J. Goniakowski, R.
Ferrando ; European Conf. on Surface
Science (ECOSS-26); Parma (Italy) ; 30 août 4 septembre 2009
«Role of electrostatic and structural coupling
on charge transfer phenomena through ultra-











thin oxide films supported on metals» ; L.
Giordano, J. Goniakowski, G. Pacchioni, C.
Noguera ; Annual Meeting of COST action
D41; Paris (France) ; 22-24 octobre 2009
“Polar oxide ultra-thin films”, C. Noguera, J.
Goniakowski, 1st LIFAN Workshop (Buenos
Aires, 23-24 novembre 2009)
« Fonctionnelle de la densité : développements récents et applications », F. Finocchi, Workshop Méthodes Théoriques pour les
Systèmes Moléculaires, Paris, 26-27 novembre
2009.
Size and shape of Au/TiO2(110) nanoparticles
upon catalytic oxidation of CO; M.-C. SaintLager, A Bailly, M. Mantilla, S. Garaudée, R.
Lazzari, P. Dolle, O. Robach, J. Jupille, I.
Laoufi, P. Taunier, MRS fall meeting, Boston,
décembre 2009.
«MgO/metal interface at low coverage: order
N,
semi-empirical
Hertree-Fock
simulations» ; J. Goniakowski, J. Godet, C.
Noguera ; COST action D41; Muenchen
(Germany) ; 18-19 mars 2010
« Model surfaces for MgO: crystals, films or
high-area surfaces? »; J. Jupille; COST Inorganic Oxide Surfaces and Interfaces, annual
meeting ; Munich (Allemagne), mars 2010
Defect-pinned nucleation, growth, and
dynamic coalescence of Ag/MgO(001) by in
situ Grazing Incidence Small Angle X-ray
Scattering, C. Revenant, G. Renaud, R.
Lazzari, J. Jupille, Surface X-ray and
Neutron Scattering SXNS-11, Evanston
(USA), juillet 2010.
Are the Au/TiO2(110) nanoparticles that
catalyze the oxidation of CO 2D or 3D? M.C.
Saint-Lager, A. Bailly, M. Mantilla, S.
Garaudee, R. Lazzari, P. Dolle, O. Robach, J.
Jupille, I. Laoufi, P. Taunier, ECOSS27,
Groningen (Pays-Bas), Août-Septembre 2010.
« Smoke MgO: particles size decrease »; S.
Stankic, M. Cottura, J. Jupille ; 5th
NANOSMAT; Reims (France); 19-21 octobre
2010.
« Gold nanoparticles supported on smoke
MgO »; S. Stankic, N. Crivat, A. Sternig, O.
Diwald, J. Jupille ; COST D41, Annual
Meeting; Torino (Italy); 7-9 Octobre 2010.
«Polarity at the nano-scale» ; J. Goniakowski,
C. Noguera, L. Giordano ; COST action D41;
Torino (Italy) ; 7-9 octobre 2010
Size and shape of the Au/TiO2(110)
nanoparticles that catalyze the oxidation of
CO, M.C. Saint-Lager, A. Bailly, G. Cabailh,
S. Garaudee, R. Lazzari, P. Dolle, O. Robach,
J. Jupille, I. Laoufi, P. Taunier, H. Cruguel,









190
American
Vacuum
Society
Meeting,
Albuquerque (USA), octobre 2010
«Structure of MgO nano-islands on metallic
substrates: A semi-empirical, order N,
Hartree-Fock simulation» ; C. Noguera, J.
Godet, J. Goniakowski ; Frontiers in
Condensed Matter Physics; Buenos Aires
(Argentine) ; 6-10 décembre 2010
« Structure of MgO nano-islands on metallic
substrates: A semi-empirical, order N,
Hartree-Fock simulation» ; C. Noguera, J.
Goniakowski ;
ZCAM
Workshop:
Understanding Structure and Functionality
of Reducible Oxide Systems; Saragosse
(Espagne) ; 20-23 juin 2011
«Structure of MgO nano-islands on metallic
substrates: A semi-empirical, order N,
Hartree-Fock simulation» ; C. Noguera, J.
Goniakowski ; European Conf. on Surface
Science (ECOSS-28); Wroclaw (Pologne) ; 29
Aout - 2 septembre 2011
«Are MgO thin films more reactive than bulk
MgO surfaces?» G. Cabailh, R. Lazzari, H.
Cruguel, J. Jupille, L. Savio, M. Smerieri, A.
Orzelli, L. Vattuone, M. Rocca, American
Vacuum Society Meeting, Nashville (USA),
octobre-novembre 2011
«Structure of MgO nano-islands on metallic
substrates: A semi-empirical, order N,
Hartree-Fock simulation» ; J. Goniakowski,
C. Noguera ; VIIIth International Workshop
on Oxide Surfaces (IWOX VIII); Baqueira
(Espagne) ; 15 – 20 January 2012
«Polarity at the nano-scale» ; C. Noguera , J.
Goniakowski
;
VIIIth
International
Workshop on Oxide Surfaces (IWOX VIII);
Baqueira (Espagne) ; 15 – 20 January 2012
«Active oxygen species in CO oxidation on
Au/TiO2(110) evidenced during in situ
photoemission
analysis»,
K. Dumbuya, G. Cabailh, R. Lazzari, J.
Jupille, L. Ringel, Pistor, O. Lytken, H.P.
Steinrück,
J.M.
Gottfried
;
VIIIth
International Workshop on Oxide Surfaces
(IWOX VIII); Baqueira (Espagne) ; 15 – 20
January 2012
«Disclosing growth kinetics of metal
nanoparticles through plasmonic response:
-Al2O3(0001)
»,
R. Lazzari, J. Jupille, VIIIth International
Workshop on Oxide Surfaces (IWOX VIII);
Baqueira (Espagne) ; 15 – 20 January 2012
« Polarity at the nano-scale», C. Noguera, J.
Goniakowski, L. Giordano, IWOX VIII
Baqueira Beret, Espagne, janvier 2012

« Disclosing growth kinetics of metal
nanoparticles via the plasmonic response: the
case of Ag/ -Al2O3(0001) » ; R. Lazzari, J.
Jupille;
Material
Research
Society
conference, San Francisco (Etats Unis); 09-13
avril 2012
Responsabilités administratives et participation à des conseils scientifiques (colloques, expertise,…)

Organisation de manifestations scientifiques
 Ph. Depondt et F. Finocchi en collaboration
avec J.-C Lévy (Univ. Denis Diderot) et M.
Hayoun (LSI) Organisation des Journées simulation numérique (1995 à 2010) : colloque
annuel de 2 jours, communauté nationale de
la simulation numérique en matière condensée. Objectifs : se tenir au courant des «
trends » et favoriser des contacts entre
équipes.
 Ph. Depondt et F. Finocchi en collaboration
avec M. Hayoun (LSI) Organisation de
L'école simulation numérique de 2000 à 2011,
l'édition 2012 aura lieu en juin (entre 15 et
20 thésards, post-docs et chercheurs confirmés
(détails
sur
le
site
www.insp.jussieu.fr/jsnum)
 C. Noguera, Organisation de la session
”Oxides” à la conférence internationale
ECOSS (Prague, République Tchèque), 15-20
août 2011
 C. Noguera, Membre du comité scientifique
de la conférence internationale NANOSEA
(2009-)
 J. Jupille, Membre du comité de programme
de la conférence internationale ECOSS
(2009)
 C. Noguera, Membre du comité scientifique
de la conférence internationale ECOSS
(2010-2011)
 C. Noguera, Organisation du Workshop franco-argentin LIFAN, Paris, 8-9 mars 2012
 J. Jupille, Membre du comité de pilotage de
la conférence MATERIAUX (depuis 2000)
 J. Goniakowski, S. Stankic, H. Cruguel, Organisation du Workshop COST D41 (2008 et
2009)
 S. Stankic, participation dans Fête de la
Science (atelier « Nanoparticules des Oxydes
« 2010 et 2011).
 R. Lazzari et F. Testard, Journée thématique
du CNano Ile de France – Nanochimie : nucléation, croissance de nanoparticules, Paris
11 janvier 2008.
 R. Lazzari, Membre du comité de programme
de la conférence internationale « Grazing Incidence Small Angle Scattering - GISAS
2012 » (2012)












191
F. Finocchi : Représentant (2008-09) du département MIPPU du CNRS au Conseil
Scientifique du
Laboratoire Européen
CECAM (Centre Européen de Calcul Atomique et moléculaire)
C. Noguera : Directrice de l’INSP (1er janvier
2005-31 décembre2008)
C. Noguera : Commission Administrative
Paritaire Nationale CNRS pour les carrières
des Ingénieurs d’Etude (2006-2008)
C. Noguera : Coordinatrice des Sciences
exactes au comité ECOS-Sud (2004-2008) :
évaluation des projets de recherche entre la
France, l’Argentine, le Chili et l’Uruguay
C. Noguera : Membre nommée au Steering
Committee du Thomas Young Centre (2008-),
laboratoire hors mur londonien qui regroupe
des équipes de simulation numérique issues
de diverses institutions
C. Noguera : Expert nommée par l’Austrian
Science Fund, pour l’évaluation du projet
”Functional Oxide Surfaces and Interfaces”
(réunion à Vienne 7-9 juillet 2008, octobre
2010).
C. Noguera : Membre nommé et membre du
bureau de la Section 06 du comité national
du CNRS (2008-2012)
C. Noguera : Présidente du panel PE4B
”Physical and analyticalchemical sciences” de
l’ERC Advanced Grants (2009, 2011, 2013)
C.
Noguera :
Présidente
du
Comité
d’évaluation du CRMCN: Centre de Recherche en Matière Condensée et Nanosciences (UPR 7251) Janvier 2007, février
2008
C. Noguera : Présidente du jury d'admissibilité et d'admission pour le recrutement d'un
maître deconférences à l'ESPCI (10 et 26 octobre 2007)
C. Noguera : Membre du Jury du prix de
thèse C'Nano 2009 et 2011
C.
Noguera :
Présidente
du
Comité
d’évaluation des laboratoires GES, LCVN et
LPTA (Montpellier) et du projet de fusion
pour la création du Laboratoire Charles Coulomb, Janvier 2010
C.
Noguera :
Présidente
du
Comité
d’évaluation du CINaM: Centre Interdisciplinaire de NanoSciences de Marseille (UPR
7251) dirigé par Claude Henry, 11-13 Janvier
2011

















C. Noguera : Présidente du conseil scientifique international du LABEX iMUST pour
l’évaluation des projets soumis lors d’appels
d’offres
C. Noguera : Directrice du Laboratoire International Associé franco-Argentin LIFAN
(2009-2012)
C. Noguera : Coordinatrice de l’axe 4 du
LABEX MATISSE (UPMC)
C. Noguera : GDR MODMAT (Modélisation
des Matériaux) (2012-2015) membre du bureau.
C. Noguera : Membre de ECOSS (European
Conference On Surface Science) Board (depuis 2011)
J. Jupille : Membre nommé en section 05 du
comité national du CNRS (2004-2008)
J. Jupille : Membre nommé du jury
d’admission CR du département SPM du
CNRS (2004-2008)
J. Jupille : Membre coopté du jury
d’admissibilité de la section 14 du comité national du CNRS (2005-2008)
J. Jupille : Membre du bureau de la Société
Française de Métallurgie et de Matériaux
(SF2M) (depuis 2001)
J. Jupille : Membre du Conseil de la SF2M
(depuis 1998)
J. Jupille : Président de la SF2M (2007-2009)
J. Jupille : Vice-Président de la SF2M (20092011)
J. Jupille : Membre de “ Surface and Interfaces Section ” (Condensed Matter DivisionEuropean Physical Society) (1996-2010)
J. Jupille : Membre de ECOSS (European
Conference On Surface Science) Board (19962010)
R. Lazzari : Membre du conseil de laboratoire
de l’INSP (2009-2012)
H. Cruguel : président d'un concours CNRS
pour le recrutement d'un assistant ingénieur
en BAP C (octobre 2011)



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










Collaborations nationales et internationales
 F. Finocchi, J. Goniakowski, J. Jupille, R.
Lazzari, C. Noguera, S. Stankic ; Action
COST D41 (2006-2010) « Inorganic oxides:
surfaces and interfaces »
 S. Stankic et F. Finocchi, collaboration avec
O. Diwald, (Université d’Erlangen, Allemagne)
 F. Finocchi avec V. Etgens, P. Atkinson, M.
Eddrief (INSP), P. Roncin, A. Borisov (Orsay)
et M.S. Gravielle (Buenos-Aires)
R. Lazzari, Collaboration avec I. Simonsen
(NTNU, Norvège) dans le cadre du
Programme de mobilité Hubert Curien
franco-norvégien Aurora « Optical properties
of supported nanoparticles : towards a
quantitative analysis » (2011-2012)
R. Lazzari, collaboration avec G. Renaud
(CEA, Grenoble), F. Leroy (CINam,
Marseille), M.-C. Saint-Lager (Institut Néel,
Grenoble)
R. Lazzari, collaboration avev C. Giannini
(Institut de Cristallographie, Bari, Italie) et
C. Nicolini (Nanowolrd Institut, Rome, Italie)
J. Jupille, R. Lazzari, collaboration avec M.
Rocca (Université de Gênes)
J. Jupille, R. Lazzari, collaboration avec M.
Gottfried et HP Steinrueck (Université
d’Erlangen, Allemagne)
J. Jupille, collaboration avec Sylvie Bourgeois
(UCB Dijon) et Alberto Morgante (Elettra,
Italie)
C. Noguera, depuis 2003 : collaboration avec
B. Fritz au laboratoire LHYGES (Strasbourg)
J. Goniakowski, C. Noguera, collaboration
avec L. Giordano et G. Pacchioni (Université
de Milan)
J. Goniakowski, C. Noguera, collaboration
avec l’équipe de HJ Freund (Fritz Haber Institüt, Berlin)
F. Finocchi, collaboration avec H. Dammak
(Ecole Centrale), M. Saitta (IMPMC) et M.
Hayoun (LSI).
J. Jupille, C. Noguera, Management Committee Action COST CM1104 (2012-2016): “Reducible oxide chemistry, structure and functions”
Ph. Depondt, J.-C. S. Lévy, Université Denis
Diderot, Paris,
Ph. Depondt, S. Mamica et M. Krawczyk,
Université de Poznan (Pologne),
Ph. Depondt, F. Mertens, Université de Bayreuth (Allemagne)
J. Goniakowski, C. Mottet, CINaM, Marseille
J. Goniakowski, R. Ferrando, Université de
Gènes (Italie)
Contrats et Valorisation
 Contrats nationaux
o ANR REACTGOLD « Morphology and
reactivity of gold nanoparticles supported on crystallines oxides » en collaboration avec LRS (Paris), SOLEIL,
CINAM (Marseille), Institut Néel
(Grenoble) et LCPMR (Paris) (20082011) – Resp. J. Jupille, Part. R. Lazzari
192

ANR MERETHIF (2008-2012) « Mechanical Reliability of Thin Films »
en collaboration avec SVI (Aubervilliers, coordination), LPS (Orsay) et
PHYMAT (Poitiers) Part. R. Lazzari,
J. Jupille
o ANR-PNANO SIMINOX «Simulation
de nano-objets oxydes » en collaboration avec les laboratoires CINaM
(Marseille) et LHYGES (Strasbourg)
(2007-2009), Part. J. Goniakowski, C.
Noguera, F. Finocchi
o ANR
COCOTRANS
(2012-2016)
« Couches conductrices transparentes
d'argent pour vitrages à isolation
thermique et électrodes d'OLEDs »,
collaboration avec ESPCI (Coordination), Saint-Gobian Recherche, LPEM
(Marseille), Part. R. Lazzari et J. Jupille
o Contrat CNRS PEPS- Physique
Théorique aux Interfaces: Simulation
de la variabilité chimique dans la
formation de minéraux argileux, responsable, C. Noguera en collaboration
avec B. Fritz au LHYGES à Strasbourg (2011)
o Contrat ANR-Blanc (2011-2015):
MIGRANI : MIcrofluidique pour
Graines d’ANIsotropie, J. Goniakowski, C. Noguera en collaboration
avec les laboratoires LIONS et
IMPMC
o Programme de mobilité Hubert Curien franco-norvégien Aurora (20112012), « Optical properties of supported nanoparticles : towards a
quantitative analysis », R. Lazzari et
I. Simonsen (NTNU)
Contrats régionaux
o Contrat Cnano IDF SISURF « Sites
de surface de nanoparticules de
MgO » S. Stankic en collaboration
avec P. Dumas (SOLEIL) (2008-2010)
o Contrat CNano IDF « Simulation de
la nuclation et croissance de nanoparticules en solution » J. Goniakowski, C. Noguera en collaboration avec
O. Spalla (LIONS, Saclay) (20092010)
o Projet CNANO IDF, « Nanoparticules
Janus Hybrides: conception et propriétés optiques » (2011-2014), thèse
en collaboration entre LCMC (Paris,
Coordinateur : D. Portehault
INSP (Paris, R. Lazzari), Polytechnique (Orsay)
o

Contrats privés
o Contrat ArcelorMittal (J. Goniakowski- 2009)
o Contrat ArcelorMittal, J. Goniakowski, J. Jupille, R. Lazzari (préembauche de R. Cavallotti (septembre 2010- mars 2011)
o Contrat CIFRE avec ArcelorMittal ,
J. Goniakowski, J. Jupille, R. Lazzari
(Thèse R. Cavallotti 2011-2014)
o J. Jupille consultant auprès de SaintGobain Recherche – Expert agréé par
le ministère de la recherche.
Implication dans la formation par la recherche
Année
Nombre des
Nombre des
stagiaires M1 stagiaires M2
2007
4
1
2008
2
1
2009
1
2010
1
2
2011
2
1
2012
1


193
Intervention en enseignement de niveau M2
o Ph. Depondt, cours de "Computational
Physics" dans le M2 international
Nanomat.
o F. Finocchi, "Density Functional for Beginners", Cours destiné aux élèves des masters en Sciences des matériaux et nanoObjets de l'UPMC (2008-)
o G. Goniakowski, "Modélisation ab initio
de la matière condensée : introduction pratique", option 2eme semestre Master 2 ENSICFP, 30 heures
o J. Jupille, Cours M2 SMNO « Interface
mouillage addhésion et Réactivité » partagé
avec S. Cohen-Addad (2 × 15 h) (2008-)
o R. Lazzari, 3ème école française de réflectivité, SAXS, GISAXS et diffraction de surface; cours sur le GISAXS (3h) et TP (3h),
Presqu’île de Giens (France); 4-8 Mai 2008
o R. Lazzari, GISAXS et matériaux inorganiques; cours sur le GISAXS et TP (9h); Formation permanente du CNRS ; Grenoble
(France); 21-23 Mai 2008
o S. Stankic, TP Nanomat (2009-) Travaux
Pratiques dans le M2 international, NanoMat ; 30h-3ECTS (2009, 2010 et 2011).
Cours internationaux
o Ecole d’été on «Fluid-rock interactions»
(Davos, (Suisse), 20-21 juin 2009) “Mineralprecipitationkinetics”, C. Noguera, B.
Fritz
o R. Lazzari, « GISAS 2007 et 2009 » ; cours
et TP sur l’utilisation de IsGISAXS ; Hambourg (Allemagne) ; (2007 et 2009)
o C. Noguera, Intervention dans le Master
International ”International Master on Advanced Clay Science” (Université de Poitiers):
cours sur Nucléation et Croissance de phases
secondaires lors de l’interaction eau-roches.
(2010-).

Sites web de logiciels
o IsGISAXS :simulation et analysis du
GISAXS
http://ln-ww.insp.upmc.fr/axe4/
Oxydes/IsGISAXS/isgisaxs.htm.
o GranFilm : propriétés optiques des films
minces
http://ln-www.insp.upmc.fr/axe4/
Oxydes/GranFilm/ GranularFilm.html
Prix et distinctions
 C. Noguera Chevalier de la Légion d’Honneur
(2009)
 C. Noguera Prime d’excellence scientifique
CNRS (2010)
 J. Jupille Prime d’excellence scientifique
CNRS (2010)
Manifestations et Conférences
public, vulgarisation

Conférence Grand-Public : « Les argiles, nanomatériaux modernes au passé millénaire »
présentée : 1) lors de la fête de la science le
13 octobre 2007 à Boucicaut, 2) lors de l'exposition "Blow-up, images du Nanomonde" organisée par l'UPMC au Réfectoire des Cordeliers, le 6 mai 2008, 3) à Versailles à l'Université Inter-Age le 9 février 2010, 4) lors des
journées hors-murs de l'INSP (28 mars 2010),
5) lors de la fête de la Science le 23 octobre
2010 ; 6) lors du colloque du Groupe Français
des Argiles, à Jussieu le 11 mai 2011 ; 7) au
salon de la culture et des jeux mathématiques (Jussieu, 29 mai 2011) ; 8) dans le
cadre des conf\érences du CNAM, à Paris le
27 octobre 2011

Interviews pour la radio ou la télévision : 1)
pour Discovery chanel, PYY et NOVA Chanel
(USA), à l'occasion d'un documentaire sur
Mona Lisa par M. Elias à l'INSP (4 février
2008) ; 2) invitée de l'émission "Les Savanturiers", animée par Fabienne Chauvière, sur
France Inter, le 8 novembre 2008 ; 3) pour
Radio France International (RFI) dans le
cadre des émissions "Autour de la Question",
le 24 janvier 2012, sur les argiles, en compagnie de l'archéologue Freddy Thuillier

Autres : 1) participation à une table ronde
"Matériaux innovants, monde quantique, astroparticules, exploration spatiale, chimie
verte, physique et chimie de l'art " (25 septembre 2008) à l'UPMC, à l'occasion de la
présentation du projet 2009-2012 au grand
public ; 2) participation à la manifestation
"1000 Chercheurs parlent d'avenir", créée par
Pierre Maraval, avec projection des portraits
des chercheurs sur la façade du Panthéon le
18 Octobre 2010 et édition du livre associé ;
3) participation à la Fête de la science 2011
dans l'atelier « Nanoparticules d'Oxydes » ,
créé par S. Stankic

Livre : Philippe Depondt, L'énigme de la machine volante (vulgarisation) Cépaduès éditions (2009)

Article : Philippe Depondt et Fabio Finocchi
Nano-objets, méga-calculs, Maths A Venir,
Paris 2010
grand-

« Les verres du futur. Une matière intelligente », Hervé Arribart et Jacques Jupille,
Séminaire « Qu’en savez-vous vraiment ? »
organisé par La Recherche, L’actualité des
Sciences, Conservatoire National des Arts et
Métiers, 28 février 2008.

Conférence Grand-Public : « Qu'est-ce que les
nanosciences » présentée : 1) à Evry, à l'Université du Temps Libre (UTL), le 3 décembre
2007 ; 2) à 2 classes de terminale S, au lycée
Soeur Rosalie-Louise de Marillac, (Paris),le 9
septembre 2008, dans le cadre d'un projet
d'organisation d'un bar des sciences pour la
Fête de la Science 2008 ; 3) à des professeurs
du secondaire dans le cadre d'une action de
formation permanente "Au coeur des Nanosciences" (27 janvier 2009 à l'INSP) ; 4) à
l'Ecole Doctorale Sciences des Métiers de
l'Ingénieur, commune à Arts et Métiers et
MINES ParisTech (27 juin 2011)
194
Axe IV : Nanomatériaux : croissance, polarité et excitations fortes
E12 : Agrégats et Surfaces sous excitation intense (D. Vernhet)
Liste des chercheurs et enseignants-chercheurs
Lamour Emily
MCF
UPMC
Prigent Christophe
MCF
UPMC
Rozet Jean-Pierre
PR1
UPMC
Trassinelli Martino
CR1
CNRS
Vernhet Dominique
DR1
CNRS
Liste des ingénieurs
Steydli Sébastien
Mérot Jacques
départ : 9/10/2011)
IE2
UPMC
IE1
UPMC
par plusieurs campagnes expérimentales menées
sur notre plateforme SIMPA1 ou sur grands
équipements (le LUCA2 et ARIBE3). Au-delà du
renforcement de la synergie avec d’autres
groupes du laboratoire, les avancées technologiques et les résultats scientifiques obtenus ont
permis, à l’équipe, de contribuer significativement au développement de collaborations et
d’intégrer des consortiums internationaux. Un
travail conséquent a été dédié au lancement de
projets scientifiques d’envergure internationale
pour investir des voies inexplorées mais qui deviendront accessibles avec les nouvelles machines
en construction comme SPIRAL24 en France ou
FAIR5 en Allemagne, pour les ions lourds, ou
encore sur les XFEL6 pour les nouvelles sources
de lumière intenses. Dans ce cadre l’équipe a eu
une forte implication dans l’institut Helmholtz
EMMI7, dans l’EQUIPEX S38 ou encore dans la
création du LABEX PLAS@PAR (campagne
2011).
Eléments chiffrés.
Bilan succinct de la production scientifique
Année
2007
2008
2009
2010
2011
2012
ACL
5
5
14
4
8
4
ACLN
1
4
2
C-INV
1
7
2
7
4
1
C-COM
6
20
7
18
10
9
Dans la suite, ne seront présentés succinctement que les travaux de recherches pour lesquels le groupe a un total leadership.
1) Interaction champ laser intense- agrégats
Prigent C., Habib J., Lamour E., Ramond C.,
Reuschl R., Rozet J-P., Trassinelli M., Vernhet D.
Références : [3], [10], [23], [CI1], [CI2], [CI4],
[CI5], [CI6], [CI8], [CI9], [CI12], [CI13], [CI14],
[CI16], [CI17], [CI19], [CI22], [CO1], [CO4],
[CO6], [CO7]
Nombre de doctorants et post-docs
Année
Nombre
des doctorants
Nombre de
thèses
soutenues
Post-docs
2007
1
2008
1
2009
1
1
2010
2
2
2011
2
1
2012
2
1
Les agrégats libres, objets polyvalents par excellence en termes de densité, de taille et
d’espèces, fournissent un outil unique pour étudier la réponse non-linéaire de systèmes finis.
Combinant à la fois les avantages de la matière
diluée et dense, ils présentent des propriétés
spécifiques, qui ne sont pas observées avec des
SIMPA : Source d’Ions Multichargés de PAris
LUCA: Laser UltraCourt Accordable, Saclay
3 ARIBE : Accélérateurs de Recherche Interdisciplinaire avec
des Ions de Basse Energie, Caen
4 SPIRAL2 : Système de production d’Ions Radioactifs en
ligne de 2ème génération, Caen
5 FAIR : A Facility for Antiproton and Ions Research In
Darmstadt- Germany
6 XFEL : X-ray Free Electron Laser
7 EMMI : ExtreMe Matter Institute, créé en 2008
8 S3 : Super Spectromètre Séparateur sur SPIRAL2 (2010)
1
Les thèmes de recherches de l’équipe sont
principalement axés sur la dynamique d’interaction à des échelles de temps très courtes (femtosecondes) lors d'excitation électronique (collective
ou individuelle) de la matière induite par champ
laser intense mais aussi par impact d'ions lourds
lents ou rapides. Cette période a été marquée par
des développements instrumentaux majeurs et
2
195
atomes, des petites molécules ou même des solides, quand ils sont soumis à une forte excitation
électronique. Sous des impulsions laser intenses
subpicosecondes, une caractéristique, d’intérêt
majeur, est leur efficacité pour convertir les photons laser (eV) en rayonnement X (qqs keV). Le
potentiel des agrégats de gaz rares en terme de
source X non polluante et renouvelable a été démontré (109 photons/pulse laser dans 4, de 3,1
keV ont été mesurés avec des agrégats d‘argon).
Mais c’est sur la détermination de la dynamique
temporelle subpicoseconde de la création de nano-plamas à l'échelle des agrégats que nos mesures expérimentales ont conduit à des résultats
totalement nouveaux alors que les mécanismes
impliques dans le mode de chauffage des électrons initialement produits par l’ionisation due
au champ laser font l’objet de nombreuses controverses. En effectuant des études systématiques de l’évolution du taux absolu de photons X
et de la distribution des états de charge des ions
multi-chargés émetteurs, en fonction de
l’intensité laser, la durée d’impulsion et la taille
des agrégats nous avons, entre autres, montré
que toute la dynamique se passait à l’intérieur
d’un agrégat unique, le taux d’X ne dépendant
que du nombre d’agrégats contenus dans un volume pour lequel l’éclairement seuil pour la production de lacune en couche interne est atteint.
De plus cet éclairement seuil a été trouvé à des
valeurs très basses de seulement qqs 1014 W/cm².
En sus, une première comparaison IR/UV semble
montrer que l’influence de la longueur d’onde
n’est pas si drastique alors qu’elle correspond à
un réel enjeu pour la production de rayons X,
largement discuté et controversé dans la littérature.
C’est en particulier les valeurs inattendues
et extrêmement basses de seuil en éclairement
qui ont initié des développements théoriques
nouveaux, aucune des simulations existantes ne
permettant de comprendre et d’anticiper une
production de rayonnement X à de telles valeurs
d’intensité laser. En effet, à ces intensités, les
lacunes en couche interne, responsables de
l’émission X, ne peuvent en aucun cas être produites directement par “Optical Field Ionization”.
En appliquant des concepts issus du domaine des
collisions des ions avec la matière, nous avons
récemment élaboré un traitement théorique plus
complet basé sur une approche de transport classique des électrons en champ moyen, dans le
cadre d’une collaboration avec J. Burgdörfer et C.
Deiss, TU-Wien. Ce traitement MonteCarlo permet d’inclure les inhomogénéités des distributions énergétiques des ions et des électrons y
compris pour des gros agrégats (i.e. de plus de
104 at./agrégats). Les calculs ab-initio, (PhD de C.
Deiss, 2009), sont en très bon accord avec
l’expérience. Ils apportent ainsi un éclairage
nouveau sur les mécanismes de chauffage capables de produire des électrons d’énergie supérieure à l’énergie de liaison des couches internes
des ions (couche K pour l’argon) dès les premiers
stades de l’interaction : les premiers électrons
ionisés par OFI sont piégés par la composante
mono-polaire du champ provenant de la perte
d’électrons de l’agrégat (ionisation externe), et
fortement accélérés vers l’intérieur de l’agrégat
par la composante dipolaire issue de la polarisation de l’agrégat qui exalte le champ électrique
aux pôles du nanoplasma créé. Ils acquièrent
suffisamment d’énergie pour produire des lacunes en couche interne par impact électronique.
De ces études, il ressort que l’intensité laser “seuil” d’apparition du rayonnement X est un
paramètre clé dans la connaissance de la physique des mécanismes en jeu. Son évolution avec
la durée de l’impulsion laser doit révéler la compétition temporelle entre le chauffage de
l’agrégat et son expansion (i.e., le mouvement des
ions sous champ laser). C’est pour explorer cet
effet que nous avons réalisé une campagne
d’expériences à 800 nm auprès du LUCA en
2010, complétées par une étude, similaire et détaillée, à une longueur d’onde de 400 nm en 2011,
et pour lesquelles un contrat LASERLAB a été
obtenu. Précisons que pour produire des impulsions dans des conditions fiables, à 400 nm, en
contrôlant leur durée sur une gamme 60-800 fs,
tout en conservant un bon rendement énergétique, nous avons dû relever un réel défi technologique qui a fait l’objet d’une étude spécifique
menée en collaboration étroite avec l’équipe du
LUCA. Par ailleurs, les toutes premières mesures
de la distribution énergétique des électrons
chauds (i.e. >1 keV), corolaires au rayonnement
X produit lors de l’interaction, ont été effectuées
grâce à une collaboration avec G. Schiwietz (Berlin) et R. Grisenti (Frankfurt). On ne résumera ici
que les résultats marquants (la thèse de C. Ramond, septembre 2012). L’éclairement seuil, pour
la production de rayons X, a pu être déterminé
avec précision tant à 800 nm qu’à 400 sur une
très large gamme de durées d’impulsion et le rôle
de son évolution a été clairement établi. Ces résultats démontrent que des électrons énergétiques sont produits même pour des durées
d’impulsion de l’ordre de la picoseconde. Ils établissent définitivement que c’est la première ionisation des atomes de l’agrégat qui est le processus d’allumage pour la production de lacune
en couche interne tant en IR qu’en UV. Un des
résultats important révèle que pour un même
196
taux de photons X mesuré à même énergie laser
mais durée de pulse différent, la distribution en
énergie des électrons est identique, alors que si le
taux d’X chute, le taux d’électrons énergétiques
chute aussi, comme illustré figure 1.
Malheureusement l’environnement hostile du
chantier sur Jussieu a continué à rendre strictement impossible l’obtention de faisceaux d’ions
lourds de suffisamment haute intensité et de
façon stable. Ils ont, d’ailleurs, handicapé nos
activités scientifiques dans leur ensemble
puisque les travaux de rénovation ont entrainé
une détérioration irrémédiable de certain de nos
équipements à plusieurs reprises. Seules des
expériences “test” avec les surfaces ont pu être
réalisées sur SIMPA, et l’effet potentiel de la
nanostructuration magnétique des surfaces sur
la dynamique de collision a été exploré. Pour la
partie de notre programme dédiée aux
atomes/agrégats, qui est très demandeuse en
intensité et en temps de comptage, nous avons
stratégiquement choisi de démarrer nos investigations en faisant une demande de temps de faisceau au GANIL9 sur ARIBE. Plus spécifiquement, les expériences ont porté sur la dynamique
d’interaction ions lents – agrégats d’argon, en
explorant précisément la réponse de l’atome isolé, dans un premier temps.
Figure 1. : Distribution énergétique d’électrons à
différentes durées d’impulsion laser en IR
Enfin, le rapport d’efficacité 400/800 nm a clairement pu être déterminé. La production d’X par
atome d’agrégat est globalement 10 fois moins
grande sur toute la gamme de durées d’impulsion
étudiée contrairement à ce que l’on peut trouver
dans la littérature (loi en -6 par exemple).
L’ensemble de ces résultats a stimulé de
nouveaux développements théoriques visant, en
particulier, à prendre en compte de manière précise la dynamique d’écrantage dans le mouvement des ions à l’intérieur de l’agrégat qui joue
un rôle notable à grande durée d’impulsion.
i) Atome
Trassinelli M., Prigent C., Lamour E., Mezdari
F., Reuschl R., Rozet J-P., Vernhet D.
Références : [16], [24], [39], [CI20], [CO9], [CO10]
C’est le cas, peu étudié, de la collision symétrique Ar17+ sur Ar qui nous intéressait ici, et
qui demande de pouvoir faire face à un système
multiélectronique dans un régime de vitesse où le
processus de capture est dominant. L’originalité
de la campagne d’expérience, menée en collaboration avec le groupe du KVI (juin-juillet 2008), est
d’avoir réussi à distinguer et à quantifier la contribution des processus de multicapture du mécanisme où un seul électron est transféré de la
cible au projectile. Par spectroscopie X de haute
résolution, la population des états de n=2 à 10 a
pu être rigoureusement mesurée en enregistrant
les transitions Lyman émises par l’Ar16+, y compris les raies issues des états métastables (fig. 2).
En particulier, grâce à la précision de nos mesures nous avons clairement levé l’ambiguïté sur
la détermination du facteur (“Hardness ratio”)
utilisé communément pour évaluer l’abondance
d’éléments à partir des spectres interstellaires.
Ces résultats ont aussi permis d’améliorer d’un
facteur 2 la précision sur la section efficace
d’émission X, mais surtout de déterminer, outre
la distribution de simple capture sur les niveaux
7, 8, 9, et 10, le rôle et l’importance des processus
multiples. Reconnus de tout premier plan, ils
servent de benchmarks aux théories quantiques
2) Interaction ion-matière, de l’atome au
solide via les agrégats
Les ions multichargés sont un autre moyen
d’induire une forte densité d’excitation électronique dans la matière. En particulier les ions
lents permettent de créer des modifications à
l’échelle nanométrique, localisées en surface et de
façon très sélective car elles dépendent fortement
de la charge et de la vitesse de l’ion ainsi que du
matériau “cible” (conducteurs, semi-conducteurs
ou isolants). L’équipe, dont l’expertise est reconnue pour la détermination des mécanismes de
collisions en champ fort, a abordé, ces quatre
dernières années, différents aspects de cette interaction qui s’inscrivent tous dans une perspective
à plus long terme et qui couvrent une large
gamme de systèmes de collision et d’énergies.
a- Ions lents
L’idée première était de mettre pleinement
à profit l’utilisation de notre plateforme SIMPA
et une caractérisation précise du plasma de la
source de type ECR, faite en commun avec
l’équipe de P. Indelicato du LKB ([26] et [C3]),
nous a permis d’en optimiser les performances.
9
197
GANIL : Grand Accélérateur d’Ions Lourds, Caen
iii) Surfaces
Trassinelli M., Lamour E., Prigent C., Rozet J-P.,
Vernhet D.
Références : [CO11]
les plus sophistiquées traitant de la dynamique
de collision au-delà du problème à 3 corps ; des
développements sont en cours en collaboration
avec T. Kirchner (York University).
Nous avons réalisé des études sur les modifications des propriétés magnétiques et structurales d’échantillons de MnAs sous impact d’ions
Ne9+ de 90 keV. C’est en mettant pleinement à
profit notre environnement scientifique au sein
de l’INSP que nous avons pu quantifier les effets
d’irradiation, déjà observés pour d’autres métaux
et alliages, en faisant ici varier la dose et l’angle
d’incidence du faisceau sur l’échantillon. Des
mesures comparatives ont été effectuées entre
films épitaxiés de MnAs/GaAs (001) et Fe/
GaAs(001) de 180 nm d’épaisseur, fabriqués sur
la plate-forme MBE. En couplant différentes
techniques comme la diffraction de rayons X,
l’effet Kerr, les microscopes à force atomique et
magnétique, et le VSM10, nous avons pu corréler
les changements de phases (ferromagnétiquepara-magnétique) et le champ coercitif aux modifications structurales (paramètre de maille,
épaisseur, défauts de surface). La maîtrise de ces
effets correspond à une étape indispensable si
l’on veut exploiter les propriétés spécifiques de la
dynamique de collisions ions-lents avec des surfaces magnétiques nanostructurées (cf. partie
“projet”).
Enfin, un énorme travail de conception et
de réalisation a été fait pour fabriquer une nouvelle chambre UHV dédiée à ces études et respectant toutes les contraintes de mouvement de
l’échantillon, chauffage et refroidissement, détections de rayonnement X, d’électrons et d’ions ; les
premiers tests de “commissioning” sont en cours.
Figure 2. : Spectres bruts de Lyman np  1s pour
la collision Ar17+ sur Ar à 15 qkeV
ii) Agrégats
Prigent C., Lamour E., Luo X., Ramond C., Rozet
J-P., Trassinelli M., Vernhet D.
Références : [7], [11], [CI18], [CO8]
L’investigation des agrégats de Van der
Waals, produits au sein d’un jet supersonique
pulsé, nécessite idéalement un faisceau d’ions
structuré temporellement et de relativement
haute intensité. C’est dans ce cadre que, pour des
ions de Z élevé, nous avons mis au point, le mode
dit “afterglow” auprès de la source superSHYPIE
d’ARIBE en collaboration avec le GANIL. La
haute fréquence du Klystron a été pulsée pour
confiner/déconfiner très rapidement le plasma de
la source donnant lieu à un gain notable de la
production d’ions très épluchés puisqu’une augmentation d’un facteur 4 en intensité a été mesurée pour l’Ar17+. Cette technique pourra être
transposée sur SIMPA. De plus, notre expertise
en spectroscopie X, a permis de caractériser, pour
la 1ère fois, un faisceau pulsé d’Ar17+ avec une
résolution temporelle de l’ordre de la µs (mesures
impossibles par des méthodes traditionnelles).
Par ailleurs, des résultats inédits ont été
récemment obtenus sur le facteur d’agrégation
dans un jet supersonique pulsé en exploitant les
spécificités de la dynamique de réponse de ces
agrégats lorsqu’ils sont soumis soit à un flux
d’ions lents multichargés, à un faisceau
d’électrons rapides ou encore à une lumière laser
intense. Le profil temporel des diverses composantes, i.e. atomes agrégés ou non, a pu être détermine avec précision. Ces toutes nouvelles
données ouvrent des voies prometteuses, comme
par exemple, vers l’étude de la nucléationcroissance d’agrégats dans des conditions hydrodynamiques spécifiques (cf. partie “projet”).
b- Ions rapides-solides : le code ETACHA
Rozet J-P., Lamour E., Vernhet D.
Références : [1], [2], [4], [8], [37], [40], [CI10]
Ce sont ici les tout nouveaux projets sur les
futures installations d’ions lourds ou de laser
(XFEL) qui nous ont poussés à étendre le domaine de validité du code ETACHA. Pour ne
citer qu’un exemple, l’optimisation de la production de noyaux super-lourds par des faisceaux de
très haute intensité (comme sur SPIRAL2) requiert une bonne connaissance de la distribution
d’états de charge d’ions lourds peu épluchés à la
sortie de cibles solides d’éléments lourds. C’est
donc après avoir atteint un degré de compréhension extrêmement fin du transport des états excités d’ions rapides dans les solides (travail mené
10
198
VSM : Vibrating Sample Magnetometer.
en collaboration avec le groupe de J. Burgdörfer –
TU Wien) que nous nous sommes attaqués à cette
question. Initialement, le code ETACHA a été
conçu pour des ions plutôt rapides et très épluchés (peu d’électrons) passant au travers de
cibles d’éléments légers. Basé sur un système
d’équations différentielles couplées, les sections
efficaces collisionnelles ion-atome (capture, excitation et ionisation) étaient calculées par des
théories perturbatives, et les différentes voies de
désexcitation (radiative ou Auger) sont prises en
compte pour quantifier la perte ou le gain
d’électrons sur un niveau donné. Pour un système à 28 électrons, le code ETACHA, permet de
prédire, avec une grande fiabilité, l’évolution de
la distribution d’états de charge y compris "hors
équilibre" ainsi que les états de charge de faible
pourcentage. Il s’agit maintenant d’être capable
de traiter des projectiles de plus de 30 électrons à
vitesse relativement “moyenne ou basse” sur des
cibles lourdes (domaine de collisions où les théories perturbatives ne sont plus valides). L'élaboration d'une nouvelle version est en cours : nous
avons intégré des sections efficaces de type
CDWEIS ou Symetric Eikonal pour décrire
l’ionisation et l’excitation des états de n=1 et 2
(en collaboration avec P. Fainstein et R. Rivarola)
et nous avons résolu en partie le problème du
traitement de la capture à basse vitesse. Fournissant, dans ce domaine d’énergie, des résultats
fiables pour des projectiles de Z 28 sur cibles
relativement lourdes, d’autres améliorations sont
nécessaires si on veut traiter des systèmes
d’intérêts pour la production de noyaux superlourds, tel que 100Sn50+ sur Ti à 0,98 MeV/u généré par la réaction Ni19+ sur Ti à 3,15 MeV/u, par
exemple.
nelia
Schiwietz
Gregor
2010
Robert Grisenti
2011
Physics, TU-Wien, Autriche
Helmholtz-Zentrum
Berlin f. Materialien u.
Energie GmBH,
Berlin, Allemagne
Frankfurt University &
GSI – Darmstadt
Allemagne
Liste des post-docs
Mezdari Ferid (12 mois)
Reuschl Regina (18 mois)
Habib Jamil (20 mois)
2007-2008
2009-2010
2010-2012
Publications
1. M. Seliger, et al., E. Lamour, J.P. Rozet, D.
Vernhet, “Electron capture and electron
transport by fast ions penetrating solids: An
open quantum system approach with sources
and sinks,” Physical Review A, 75, 032714,
(2007).
2. C. Reinhold et al., E. Lamour, J.P. Rozet, D.
Vernhet, “Quantum and classical transport of
excited states of ions,” Nuclear Instruments
and Methods in Physics Research Section B:
Beam Interactions with Materials and Atoms,
261, 125-128, (2007).
3. E. Lamour, C. Prigent, J. P. Rozet, and D.
Vernhet, “X-ray production in short laser
pulse interaction with rare gas clusters,”
Journal of Physics: Conference Series, 88,
012035, (2007).
4. E. Testa et al., J.P. Rozet, D. Vernhet, “Using
channeling properties for studying the impact-parameter dependence of electron capture by 20-MeV/u uranium ions in a silicon
crystal,” Physical Review A, 76, 062901,
(2007).
5. Y.A. Litvinov et al., M. Trassinelli, “Measurement of the + and Orbital ElectronCapture Decay Rates in Fully Ionized, Hydrogenlike, and Heliumlike 140Pr Ions”, Phys.
Rev. Lett. 99, 262501-4, (2007).
6. V. Andrianov et al., M. Trassinelli, “First
Experiments Aiming for Precise Lamb Shift
Measurements on Hydrogen-Like Heavy Ions
with Low Temperature Calorimeters”, J. Low
Temp. Phys. 151, 1049-1054, (2008).
7. L. Maunoury et al., E. Lamour, C. Prigent,
J.P. Rozet, D. Vernhet, “Afterglow mode and
the new micropulsed beam mode applied to
an electron cyclotron resonance ion source,”
The Review of scientific instruments, 79,
02A313, (2008).
8. M. Seliger et al., E. Lamour, J.P. Rozet, D.
Rayonnement et attractivité académiques
Thèses en cours :
 Ramond Céline (oct. 2009- sept. 2012), « Sonder la dynamique sub-picoseconde de
l’interaction laser-agrégats par spectroscopie
X et d’électrons énergétiques», dir. D. Vernhet
 Luo Xian-Wen (oct. 2010), « Interaction d'ions
lents multi-chargés avec des agrégats et des
surfaces », dir. J-P. Rozet
Liste des professeurs et chercheurs invités
Institute of Theoretical
Burgdörfer
2007
Physics, TU-Wien, AuJoachim
triche
Schlathölter
KVI Atomic Physics
2007
Thomas
Groningen, Pays Bas
Deiss Cor2008
Institute of Theoretical
199
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
Vernhet, “Occupation of fine-structure states
in electron capture and transport,” Physical
Review A, 77, 042713, (2008).
Y.A. Litvinov et al., M. Trassinelli, “Observation of non-exponential orbital electron capture decays of hydrogen-like 140Pr and 42Pm
ions”, Phys. Lett. B 664, 162-168, (2008).
C. Prigent, C. Deiss, E. Lamour, J.-P. Rozet,
D. Vernhet, and J. Burgdörfer, “Effect of
pulse duration on the x-ray emission from Ar
clusters in intense laser fields,” Physical Review A, 78, 053201, (2008).
C. Prigent, E. Lamour, J. Mérot, J.P. Rozet,
M. Trassinelli, D. Vernhet, et al., “X-ray
spectroscopy characterization of Ar17+ produced by an ECRIS in the afterglow mode,”
Journal of Physics: Conference Series, 163,
012111, (2009).
M. Trassinelli et al., “Doppler-tuned Bragg
spectroscopy of excited levels in He-like uranium: A discussion of the uncertainty contributions,” Journal of Physics: Conference Series, 163, 012026, (2009).
Kumar et al., M. Trassinelli, “Spectral shape
of the 2E1 decay from 2s state in He-like tin,”
Journal of Physics Conference Series, 163,
012027, (2009).
S. Hess et al., M. Trassinelli, “Polarization
studies of radiative electron capture into
highly-charged uranium ions”, Journal of
Physics Conference Series, 163, 012072,
(2009).
D.S. Covita et al., M. Trassinelli, “Line Shape
of the µH(3p1s) Hyperfine Transitions”,
Phys. Rev. Lett. 102, 023401-4, (2009).
E. Lamour, C. Prigent, B. Eberhardt, J. P.
Rozet, and D. Vernhet, “2E1 Ar17+ decay and
conventional radioactive sources to determine efficiency of semiconductor detectors”
The Review of scientific instruments, 80,
023103, (2009).
Kumar et al., M. Trassinelli, “Spectral shape
of the 2E1 decay from 2s state in He-like tin,”
The European Physical Journal Special Topics, 169, 19-22, (2009).
E.O. Le Bigot et al., M. Trassinelli, “Highprecision x-ray spectroscopy in few-electron
ions”, Physica Scripta 134, 014015, (2009).
H. F. Beyer et al., M. Trassinelli, “Crystal
optics for hard-X-ray spectroscopy of highly
charged ions,” Spectrochimica Acta Part B:
Atomic Spectroscopy, 64, 736-743, (2009).
N. Winckler et al., M. Trassinelli, “Orbital
electron capture decay of hydrogen- and helium-like 142Pm ions,” Physics Letters B, 679,
36-40, (2009).
D. Covita et al., M. Trassinelli, “Line shape of
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
31.
32.
33.
34.
200
the µH(3p1s) transition”, Hyperfine Interactions 193, 61-67, (2009).
M. Trassinelli et al., “Observation of the
2p3/2  2s1/2 intra-shell transition in Helike uranium”, Europhysics Letters 87, 63001,
(2009).
C. Prigent, E. Lamour, J-P. Rozet, D.
Vernhet, C. Deiss, J. Burgdörfer, "Influence
of electron heating and ionic motion in laser
– cluster interaction", Journal of Physics:
Conference Series 194, 032070, (2009).
M. Trassinelli, T. Kirchner, E. Lamour, L.
Maunoury, J. Mérot, J.-Y. Pacquet, C. Prigent, J.-M. Ramillon, R. Reuschl, J.-P. Rozet,
S. Steydli and D. Vernhet, "Collisions of
Ar17+ ions with gaseous and solid targets at
a few tens of keV/q probed by X-ray spectroscopy", Journal of Physics: Conference Series
194, 132005, (2009).
S. Trotsenko et al., M. Trassinelli, “Spectral
Shape of the Two-Photon Decay of the 2 1S0
State in He-Like Tin,” Physical Review Letters, 104, 033001, (2010).
Gumberidze et al., M. Trassinelli, E. Lamour,
J. Mérot, C. Prigent, J.P. Rozet, D. Vernhet,
“Electronic temperatures, densities, and
plasma x-ray emission of a 14.5 GHz electron-cyclotron resonance ion source” The Review of scientific instruments, 81, 033303,
(2010).
T. Strauch et al., M. Trassinelli, “Precision
Determination of the d-NN Transition
Strength at Threshold”, Physical Review Letters 104, 142503, (2010).
T. Strauch et al., M. Trassinelli, “Pionic Deuterium”, EPJ Web of Conferences, 3, 03006,
(2010).
Kumar et al., M. Trassinelli, “Spectral distribution of the 2S → 1S two-photon transition
in atoms and few-electron ions,” Pramana- J.
Phys., 76, 331-337, (2011).
D. B. Thorn et al., M. Trassinelli, “Polarization and anisotropic emission of K-shell radiation from heavy few electron ions”,” Canadian Journal of Physics, 89, 513-519, (2011).
Gumberidze et al., M. Trassinelli, “Precision
studies of fundamental atomic structure with
heaviest few-electron ions”, Hyperfine Interactions, 199, 59-69, (2011).
T. Strauch et al., M. Trassinelli, “Pionic deuterium,” Eur. Phys. J. A , 47, 1-19, (2011)
M. Trassinelli et al., “Differential energy
measurement between He- and Li-like uranium intra-shell transitions,” Physica Scripta, 144, 014003, (2011).
D. F. A. Winters et al., R. Reuschl, “Laser
spectroscopy of the (1s2 2s2p) 3P0 – 3P1 level
splitting in Be-like krypton,” Physica Scripta,
144, 014013, (2011).
35. D. Gotta et al., M. Trassinelli, “Pionic Hydrogen”, Physics Procedia 17, 69-76, (2011).
36. D. Gotta et al, M. Trassinelli, “Pionic hydrogen and deuterium”, Hyperfine Interactions,
209, 57-62, (2011).
37. N.A. Tahir, V. Kim, E. Lamour, I.V. Lomonosov, A.R. Piriz, J.P. Rozet, Th. Stöhlker, V.
Sultanov and D. Vernhet, "Two–Dimensional
Thermal Simulations of an Aluminum Beam
Stripper for Experiments at SPIRAL2", Nuclear Instrument and Methods B 276, 66,
(2012).
38. D. Atanasov et al., M. Trassinelli, “Half-life
measurements of stored fully ionized and hydrogen-like 122I ions”, Eur. Phys. J. A 48, 22,
(2012).
39. M. Trassinelli, C. Prigent, E. Lamour, F.
Mezdari, J. Mérot, R. Reuschl, J.-P. Rozet, S.
Steydli and D. Vernhet, “Investigation of
slow collisions for (quasi) symmetric heavy
systems: what can be extracted from high
resolution X-ray spectra”, J. Phys. B: At. Mol.
Opt. Phys. 45, 085202, (2012) ; “Labtalk”
IOP, Europhysicsnews, Vol. 43 No. 4 – Highlights.
40. N.A. Tahir, V. Kim, E. Lamour, I.V. Lomonosov, A.R. Piriz, J.P. Rozet, Th. Stöhlker, V.
Sultanov and D. Vernhet, “Two–Dimensional
Thermal Simulations of Aluminum and Carbon Ion Strippers for Experiments at
SPIRAL2 Using the Highest Beam Intensities”, accepted in Nuclear Instrument and
Methods B.
in Highly Charged Ions”, AIP Conf. Proc. 1099, p.
117-120 (2009).
[C6] T. Strauch et al., “Pionic Deuterium”, EPJ
Web of Conferences, 3, p. 03006, Apr. 2010.
Livres (ou chapitres des livres)
[L1] P. Indelicato, M. Trassinelli, et al. « Experiments on Highly Charged Heavy Ions in Conjunction” with Exotic Atoms in Advances in
Quantum Chemistry, S. Salomonson and
E.Lindroth editors, 2008, Academic Press, p. 217235.
[L2] T. Stöhlker, A. Gumberidze, A. Kumar, R.
Reuschl and M. Trassinelli, “Quantum Electrodynamics in One- and Two-Electron High-Z
Ions”. in Advances in Quantum Chemistry, S.
Salomonson and E. Lindroth editors, 2008, Academic Press, p. 57-65.
[L3] D. Gotta et al., “Pionic Hydrogen in Precision Physics of Simple Atoms and Molecules”,
2008, Springer Berlin / Heidelberg, p. 165-186.
[L4] T. Stöhlker et al., “Quantum Electrodynamics in Extreme Fields: Precision Spectroscopy of
High- Z H-like Systems in Precision Physics of
Simple Atoms and Molecules”, 2008, Springer
Berlin / Heidelberg, p. 157-163.
Thèses et HDR
 "Probing the femtosecond dynamics of lasercluster interaction via X-ray and electron
spectroscopy", Ramond Céline, thèse UPMC,
Sept. 2012
Conférences invitées dans congrés
 CI[1]
«X-ray production in short laser
pulse interaction with rare gas clusters», E.
Lamour, C. Prigent, J.-P. Rozet, D. Vernhet,
XXV International Conference on Photonic
Electronic
and
Atomic
Collisions,
ICPEAC2007, July 2007 (Freiburg, Germany).
 CI[2]
«Ultrafast probing of dynamical
polarization of clusters by X-ray spectroscopy», D. Vernhet, E. Lamour, C. Prigent, J.-P.
Rozet, C. Deiss et J. Burgdörfer, WE Heraeus
seminar "Novel Light Sources and Applications" (WEH-Seminar 402), Obergurgl, February 3 to 9, 2008, Austria
 CI[3]
«Correlations and Quantum Electrodynamics effects in He-like uranium”, M.
Trasinelli et al., DPG Spring Meeting, March
10-14, 2008, Darmstadt, Germany
 CI[4]
«Converting laser light to x-rays
using clusters», D. Vernhet, The GSI Colloquium, Darmstadt, April 15, 2008, Germany
Articles non referencés dans le Web of
Science
[C1] D. Gotta et al., “Conclusions from recent
pionic-atom experiments”, AIP Conf. Proc. 1037,
162-177 (2008).
[C2] V. Andrianov et al., “Precise Lamb Shift
Measurements
in
Hydrogen-Like
Heavy
Ions|Status and Perspectives, AIP Conf. Proc.
1185, p. 99-102 (2009).
[C3] C.I. Szabo et al., “Experiment with Highly
Charged Ions at the Paris ECR Ion Source,
SIMPA”, ECRIS 2008, 18th International Workshop on ECR Ion Sources proceedings, MOCOC02, p. 32-37 (2009).
[C4] R. Reuschl et al., “Experimental Developments for the Lamb-Shift Investigation in Heavy
Ions”, AIP Conf. Proc. 1099, p. 168-171 (2009).
[C5] H. Brauning et al., “Polarization Measurements of Radiative Electron Capture Transitions
201










CI[5]
«Inner shell vacancy production
with laser light pulses irradiating atomic
clusters», E. Lamour, C. Prigent, J.-P. Rozet,
D. Vernhet, C. Deiss et J. Burgdörfer, 21th International Conference on X-ray and inner
shell processes, 22-27 Juin 2008, Paris,
France.
CI[6]
«X-ray emission, a fast thermometer for electrons in laser- cluster interaction»,
D. Vernhet, E. Lamour, C. Prigent, J.-P. Rozet, C. Deiss et J. Burgdörfer, Workshop on
Ion-Insulation Interaction 2008, September
7-10, 2008, Iiyama, Nagano, Japan
CI[7]
«Accurate Spectroscopy of Excited
Levels in He-like Uranium», M. Trassinelli et
al., 4th SPARC Workshop, September 23-28,
2008, Predeal, Romania.
CI[8]
«Converting laser lights to x-rays
using clusters», C. Prigent, E. Lamour, J.-P.
Rozet, M. Trassinelli, et D. Vernhet, Workshop on the Scientific Opportunities in
France for a 4th Generation Intermediate Energy Light Source, Institut Henri Poincaré,
23 & 24 octobre 2008, Paris, France.
CI[9]
«Laser – cluster interaction: electron heating and production of HCI», E.
Lamour, C. Prigent, J.-P. Rozet, D. Vernhet,
C. Deiss et J. Burgdörfer, 5th SPARC (Stored
Particles Atomic physics Research Collaboration) International Symposium, 1-4 Septembre 2009, Lisbonne, Portugal
CI[10]
«Towards
improvement
of
ETACHA for S3 stripping within the
SPIRAL2 project», D. Vernhet, E Lamour, JP Rozet, K Sharkas, P D Fainstein, C A
Ramírez, and R D Rivarola, The XVIth "colloque GANIL" , September 6th to 11th, 2009,
Giens, France
CI[11]
«Accurate spectroscopy of excited
levels in He-like uranium», R. Reuschl et al.,
TCP 2010, 12-16 avril 2010, Saariselkä, Finland
CI[12]
«X-ray emission from clusters in
intense laser fields», D. Vernhet, E. Lamour,
C. Prigent, R. Reuschl, J.-P. Rozet, C. Deiss
et J. Burgdörfer, et G. Schiwietz., European
Conference on Atomic and Molecular Physics
(ECAMP 10), July 5-9, 2010, Salamanca,
Spain
CI[13]
«Interaction of intense laser pulses with rare gas clusters», E. Lamour, C. Prigent, J.-P. Rozet, D. Vernhet, C. Deiss et J.
Burgdörfer, et G. Schiwietz, 15th International Conference on Highly Charged Ions
(HCI2010), 29 août-3 Septembre 2010,
Shanghai, China







202
CI[14]
«Accurate spectroscopy of excited
levels in He-like Uranium», M. Trassinelli et
al., 15th International Conference on Highly
Charged Ions (HCI2010), 29 août-3 Septembre 2010, Shanghai, China
CI[15]
«KeV photons and electrons induced by laser pulses on clusters», E. Lamour, C. Prigent, J.-P. Rozet, D. Vernhet, C.
Deiss et J. Burgdörfer, et G. Schiwietz,
EMMI’s Physics Days, November 4-5, 2010,
GSI, Darmstadt, Germany
CI[16]
«keV photons and electrons induced by laser pulses on clusters», C. Prigent,
E. Lamour, J.-P. Rozet et D. Vernhet, Saclay
Laser – matter Interaction Center (SLIC)
workshop user – meeting, Saclay, France,
Novembre 2010
CI[17]
«Interaction dynamics of clusters
in intense laser fields», D. Vernhet, E. Lamour, C. Prigent, J.-P. Rozet, C. Deiss et J.
Burgdörfer, et G. Schiwietz, V Encuentro SudAmericano de Colisiones Inelasticas en la
Materia, November 30- December 2, 2010,
Valparaiso, Chile
CI[18]
«Rare gas cluster dynamics under
slow HCI, electrons and photons to probe
their production properties», E. Lamour, C.
Prigent, C. Ramond, J.-P. Rozet, M. Trassinelli and D. Vernhet, XXII International
Seminar on Ion Atom Collisions, 23-25 July,
2011, Caen, France
CI[19]
«Electron heating processes in
clusters under intense laser pulses», C. Prigent, J. Habib, E. Lamour, J. Mérot, C. Ramond, J.-P. Rozet, S. Steydli, M. Trassinelli
and D. Vernhet, International Symposium on
(e,2e), Double Photoionization and Related
Topics &16th International Symposium on
Polarization and Correlation in Electronic
and Atomic Collisions, 4-6 August, 2011,
Dublin, Ireland
CI[20]
«Interaction of slow HCI with
gaseous targets: absolute x-ray emission
cross sections and contribution of multicapture processes», M. Trassinelli, C. Prigent, E. Lamour, C. Reuschl, J-P. Rozet, and
D. Vernhet, 8th International Topical SPARC
Workshop, 7-10 September, 2011, Moscow,
Russia
CI[21]
«FISIC: a collider project on
SPIRAL2 for Atomic Physics», E. Lamour, C.
Prigent, J.-P. Rozet, S. Steydli, M. Trassinelli
and D. Vernhet, XVIIth International Colloque GANIL, 26-30 September, 2011, Belgodère (Corsica), France

CI[22]
«Dynamics of rare gas clusters
under intense IR-or UV- laser pulses and
HCI impact», D. Vernhet et al., 16th International Conference on the Physics of Highly
Charged Ions, HCI2012, September 2-7,
2012, Heidelberg, Germany

Conférences orales dans congrés








CO[1]
«Optimal Pulse duration in laser
– cluster interaction», C. Prigent, E. Lamour,
J.-P. Rozet, D. Vernhet, C. Deiss et J.
Burgdörfer, 14th International Conference on
the Physics of Highly Charged Ions (HCI),
septembre 2008, Chofu-Tokyo, Japon
CO[2]
«The Fast Ion-Slow Ion Collision
project in S3», E Lamour, C. Prigent, J.P. Rozet, M Trassinelli and D. Vernhet, Super
Separator Spectrometer Workshop, GANIL
at Caen (June 2009).
CO[3]
«The Fast Ion-Slow Ion Collision
project in S3 (LoI updated) », E Lamour, C.
Prigent, J.P. Rozet, M Trassinelli and D.
Vernhet, SPIRAL2 Phase I – Caen (June
2010).
CO[4]
«X-ray spectroscopy to investigate
the laser-cluster interaction», E. Lamour, C.
Prigent, C. Ramond, R. Reuschl, J.-P. Rozet,
M. Trassinelli, D. Vernhet, J. Burgdörfer and
C. Deiss., EMMI workshop: X-rays as a Tool
for Probing Extreme States of Matter, GSI
Darmstadt (June 2010).
CO[5]
«Accurate Spectroscopy of Excited
Levels in He-like Uranium», M. Trassinelli et
al., Physics Prospects at the ESR and
HITRAP, EMMI Institute Workshop, June
27-30, 2010, Eisenach, Germany
CO[6]
«Structure temporelle de la condensation au sein d’un jet supersonique», C.
Ramond, E. Lamour, C. Prigent, J.-P. Rozet,
M. Trassinelli and D. Vernhet, GDR « Thermodynamique, Fragmentation et Agrégation
de systèmes moléculaires complexes isolés » ‐
Atelier nucléation, 3 et 4 novembre 2010,
Toulouse, France
CO[7]
«Generation of KeV photons and
electrons during laser-cluster interaction», C.
Ramond, J.Habib, E. Lamour, C. Prigent,
J.P. Rozet, G.Schiwietz, M.Trassinelli, D.
Vernhet, 4th EMMI workshop on Plasma
Physics with Intense Heavy Ions and Laser
Beam, May 2-4, 2011, Darmstadt, Germany.
CO[8]
«Clustering properties of rare gas
jet through the selectivity of collision dynamics», M. Trassinelli, C. Prigent, E. Lamour, C.
Ramond, J-P. Rozet, and D. Vernhet, XXVII
International Conference on Photonic, Elec-


tronic and Atomic Collisions ( ICPEAC 2011),
27 July- 2 August, 2011, Belfast, Northern
Ireland UK
CO[9]
«Investigation of (quasi) symmetric slow collisions between highly charged
ions and free atoms», E. Lamour, J. Mérot, F.
Mezdari, C. Prigent, R. Reuschl, J.-P. Rozet,S. Steydli, M. Trassinelli, and D. Vernhet,
44th Conference of the European Group on
Atomic System, EGAS 2012, July 9-13, 2012,
Gothenburg, Sweden
CO[10]
«Investigation of (quasi) symmetric slow collisions between highly charged
ions and free atoms», M. Trassinelli, C. Prigent, E. Lamour, F. Mezdari, R. Reuschl, J.P.
Rozet, S. Steydli and D. Vernhet, 16th International Conference on the Physics of Highly
Charged Ions, HCI2012, September 2-7,
2012, Heidelberg, Germany
CO[11]
«Magnetic properties and modifications of ferromagnetic films of MnAs irradiated with Highly charged ions», M. Trassinelli, V.E. Gafton, M. Eddrief, V.H. Etgens,
E. Lamour, X. Luo, M. Marangolo,C. Prigent,
R. Reuschl, J.-P. Rozet, S. Steydli and D.
Vernhet, 19th International Workshop on Inelastic Ion-Surface Collisions (IISC-19) 16 –
21 September 2012, Frauenchiemsee, Germany
Organisation de manifestations scientifiques
 Vernhet Dominique (Chair) and the group
organized the Topical Workshop of the
SPARC Collaboration on "Novel Research
Opportunities for Atomic Physics with Heavy
Ions: Facilities and Instrumentation " – 2007Paris, France,
Participation à des conseils scientifiques
(colloques, expertise,…)
 Avril–mai 2012 : M. Trassinelli, Membre du
comité de sélection pour poste de Maître de
Conférence à l’Université Paris 13
 2011–2013 E. Lamour, Membre nommé au
comité d’évaluation SIMI4 Physique des milieux condensés et dilués pour le programme
blanc de l’ANR. Vice présidente du comité en
2013.
 2011 D. Vernhet, Member of the Evaluation
Board of the research activities on atomic physics and plasma at the CEA-DAM- France
 2011 D. Vernhet, Member of the Expert Panel
at the University Pierre & Marie Curie (UPMC)
for the commission 30
 2011–present
E. Lamour, Membre du
203
 April 2007 D. Vernhet, Reviewer of the Materials Research Division and the Plasma Physics Department at GSI for the "Mid-Term Evaluation" of the Helmholtz Association – Darmstadt, Germany
 Feb. 2007
D. Vernhet, Chair of the Topical
Workshop of the SPARC Collaboration on
"Novel Research Opportunities for Atomic
Physics with Heavy Ions: Facilities and Instrumentation " – Paris, France
 2006-2012
E. Lamour, Membre du comité
scientifique de la conférence nationale biennale
sur les sources cohérentes et incohérentes UV,
VUV et X
 2006-2011 D. Vernhet, Member of the “Wissenschaftlicher Rat” (Scientific Council) of GSI
– Darmstadt, Germany
 2006-2012 D. Vernhet, Member of the Scientific Advisory Committee of SPIRAL2 –
GANIL (Grand Accélérateur National d’Ions
Lourds) – Caen, France
 2005-2007 D. Vernhet, Member of the executive committee of the International Conference on Photonic, Electronic and Atomic Collisions (ICPEAC)
 2005-2008 D. Vernhet, Member of the International Advisory Board of the International Seminar on Ion-Atom Collisions (ISIAC)
 2005-present
D. Vernhet, Member of
the Scientific Council of the Faculty of Physics
(UFR 925) of the University Pierre & Marie
Curie
 2004–2008 E. Lamour, Membre co-opté puis
élu au Comité National du CNRS section 04
 2004-2009 D. Vernhet, Member of the Scientific Council of GANIL (Grand Accélérateur
National d’Ions Lourds) – Caen, France
 2004-2006-2008
D. Vernhet, Chair (2
years term) and member of the Program Advisory Board of Interdisciplinary research at
GANIL (Grand Accélérateur National d’Ions
Lourds) – Caen, France
 2001-present
D. Vernhet, Member of
the International Advisory Board of the International Conference series on the Physics of
Highly Charged Ions (HCI)
Conseil Scientifique du Grand Accélérateur National d’Ions Lourds (Caen).
 2011-present
C. Prigent, Membre élu de
la 30ème section du Comité National des Universités
 2011-2014 D. Vernhet, Member of the Scientific Council of the Institute of Nuclear
Physics – Orsay, France
 2010 D. Vernhet, Member of the Evaluation
Board of the research activities at the Department of Physics at Stockholm University
 2010 D. Vernhet, Member of the International
Committee for the designation and selection of
the Director of Research at the foreseen FAIR
Facility (a Facility for Antiproton and Ion research) in Darmstadt (Germany)- nomination
by Alex Müller, deputy director of the IN2P3
 2010 E. Lamour, Membre nommé à un jury
d’experts pour une chaire CNRS Université de
Toulouse.
 2009-present D. Vernhet, Member of the International Advisory Board of the European
Conference series on the Atoms, Molecules
and Photons (ECAMP)
 2009–2012 E. Lamour, Membre élu au conseil scientifique de la faculté de Physique de
l’UPMC.
 2009–2012 E. Lamour, Membre élu au conseil du laboratoire INSP.
 2009-2012 D. Vernhet, Member of the Scientific Advisory Board at the Helmholtz Institute
of Jena, Germany
 2009-2012 D. Vernhet, Chair for the evaluation of all the projects and actions relevant of
“Exact Sciences” for ECOS-Sud- a collaboration
program with Argentina, Chile and Uruguaynomination by the French Ministry of Research
and the French Ministry of Foreign Affairs
 2008–2013 J-P. Rozet, Membre élu du Conseil d’administration de l’Université Pierre et
Marie Curie-Paris 6
 2007-2012 D. Vernhet, Member of the Scientific Advisory Board at the Max Planck Institute for Nuclear Physics – Heidelberg, Germany
 2007-2013 D. Vernhet, International Scientific Secretary of the International Conference
on Photonic, Electronic and Atomic Collisions
(ICPEAC), nominated by the ICPEAC community.
 2007–2011 E. Lamour, Membre du bureau
scientifique du GDR « Thermodynamique,
Fragmentation et Agrégation de systèmes moléculaires complexes isolés ».
 2007–2009 C. Prigent, Membre nommé de la
commission de spécialiste de l’Université de
Caen basse – Normandie (30éme section)
Collaborations nationales et internationales
Nationales
 Equipe du LUCA, SPAM/DRECAM de Saclay
depuis 1997
 Groupe de Paul Indelicato (LKB), ANR 20062011, PPF (2005-2008) et Plateforme UPMC
SIMPA (2009-2011)
204














Equipe « Atomes Molécules et Agrégats » du
CIMAP de Caen, Réseau européen ITSLEIF
(2006-2010), EQUIPEX S3 2010
GDR 2758 « Thermodynamique, Fragmentation et Agrégation de systèmes moléculaires
complexes isolés » (2007-2011)
Trois équipes du laboratoire LCPMR rattachées à la thématique « Réactivité sous
rayonnement d’espèces en phase diluée »,
Contrat « émergence » UPMC (2011-2013),
EQUIPEX S3 2010, LABEX PLAS@PAR
2011
GANIL/ SPIRAL2 de Caen, EQUIPEX S3
2010
Equipe « Sources de Particules et de Rayonnement Intense » du LULI de l’Ecole Polytechnique de Palaiseau 2012
Contrats et Valorisation
 Contrats nationaux
o PPF (2005-2008), J-P. Rozet, budget
pour le groupe 62 709 € HT
o ANR Blanche 2006-0223 (20062011), P. Indelicato & D. Vernhet;
budget pour le groupe 190 633 € HT
o Plateforme UPMC 2009-2010-2011,
P. Indelicato & D. Vernhet; budget
pour le groupe 107 781 € HT
o EQUIPEX S3 2010, budget total 7
M€ (en négociation pour le groupe)
o Emergence UPMC, 2011-2013, E.
Lamour 60 000 €HT
o LABEX PLAS@PAR 2011, budget
total 7,5 M€ (en négociation pour le
groupe)
 Contrats internationaux
o Contrat EMMI (2008-2014), D.
Vernhet, budget pour le groupe
99 266 € HT
Internationales
Groupe de R. Rivarola (Université de Rosario), et P . D. Fainstein (Centro Atomico de
Bariloche), Argentine depuis 1994.
Groupe de J. Burgdörfer (Institut théotique
de TU-Wien) Autriche, depuis 1996.
Le groupe est membre de la collaboration
SPARC (Stored Particle Atomic Research
Collaboration) mise en place dans le cadre du
futur complexe d’accélérateur FAIR (a Facility for Antiproton and Ions Research) à GSI
(Gessellschaft für Schwerionen-forshung) ;
Darmstadt, Allemagne, depuis 2004.
Groupe de R. Hoekstra et Th. Schlathölter,
(KVI Atomic Physics), Groningen, Pays Bas,
en 2007-2008.
Le groupe est membre de « l’ExtreMe Matter
Institute » associé à la Helmholtz association,
contrat EMMI, 2008-2014.
G. Schiwietz, Helmholtz-Zentrum Berlin f.
Materialien u. Energie GmBH Berlin, Allemagne, contrat LASERLAB 2010
R. Grisenti (Université de Francfort et GSI)
Allemagne, contrat LASERLAB 2011
T. Kirchner (York University), Toronto, Canada, depuis 2011
GDR international, XFEL-Science, créé en
2012
Implication dans la formation par la recherche
Année
2007
2008
2009
2010
2011
2012
Nombre des
stagiaires M1
1
Nombre des
stagiaires M2
2
1
1
 Intervention en enseignement de niveau M2
Spécialité OMP, parcours LuMMEx : Rozet JeanPierre : Atomes Molécules et Rayonnement
Prix et distinctions
 Jacques Mérot : Cristal du CNRS en 2007
 Martino Trassinelli : Humboldt Research
Fellowships en 2007
205
206
ANNEXES
Annexe 1
Plateformes et services
Administration
Les services de gestion administrative et financière travaillent en relation étroite
avec l’Administrateur, Gérard Vuye (IR CNRS), et sont placés sous la responsabilité du
Directeur du Laboratoire, Bernard Perrin. Ces services se trouvent à l’interface entre
l’ensemble des personnels du laboratoire, l’administration des tutelles et les partenaires
extérieurs.
1) Le Secrétariat Général
- Natalia Balabanova, Assistante de Direction (AI CNRS),
- Myriam Mélois, Secrétaire gestionnaire (ADT UPMC).
Les tâches principales du service sont :
- L’accueil et relations internes et externes.
- La gestion du personnel : contrats de travail, dossiers de carrière.
- La gestion et mise à jour des différentes bases de données : Labintel, LDAP UPMC,
base interne.
- La préparation des rapports, statistiques, enquêtes, téléphonie, …,
- La gestion du courrier et d’un magasin interne de consommables courants de
bureautique et informatique.
2) La Gestion Financière
L’équipe est composée du Directeur Adjoint en Charges des finances, Christophe
Testelin (DR CNRS) et de trois gestionnaires :
- Christelle Caron (AI UPMC).
- Lucdivine Bonnamy (T CNRS).
- Valérie Guézo (T UPMC).
Les activités principales de ce service sont :
- L’accueil et aide aux utilisateurs de crédits.
- La préparation et suivi du budget global de l’unité.
- La gestion des dépenses (commandes, services faits, factures, missions, cartes achats)
sur les 2 tutelles.
- L’encaissement des recettes.
- La gestion administrative et financière des colloques.
- Le suivi des contrats et aide à la justification.
- Les bilans, réponses aux enquêtes, audits.
Communication
Chargée de communication : Stéphanie Younès (IE CNRS), Webmaster et bibliothécaire :
Elisabeth Martin (AI CNRS)
Le service communication a pour mission de faire connaître l’INSP, de promouvoir
ses travaux de recherche et ses experts, auprès de la communauté scientifique, de ses
tutelles, de ses partenaires institutionnels et industriels, du grand public. Pour ce faire,
le pôle communication doit assurer une circulation interne et une remontée de
l’information (scientifique, technique, administrative).
La communication à l’institut, passe par la mise en œuvre de différents
moyens/outils :
- les relations publiques/presse : via le tissage de liens réguliers avec les , les tutelles
(le CNRS et l’UPMC), des partenaires tels que, C’Nano en Ile-de-France, le
Groupement de recherche Or-Nano, … avec la presse (à travers des demandes de
journalistes qui souhaitent des experts en nanosciences).
- les événements :
207
-
-
1. événements scientifiques : organisation de congrès internationaux, de colloques
ou de journées thématiques en binôme avec les chercheurs,
2. événements grand public récurrents ou inauguraux : Fête de la science, Salon de
la Culture et des jeux mathématiques, 100 ans de découverte de
supraconductivité, inauguration du service des basses températures de l’UPMC,
journées Or-nano…exposition à travers la réalisation de reportages-photos
scientifiques
3. événements internes : journées du laboratoire, journée des entrants…
la rédaction et l’édition : d’actualités scientifiques et institutionnelles sur le web ou le
papier et la conception de différents supports tels que, des plaquettes grand public et
le guide interne du laboratoire,
le web : actualisation des données, de son ergonomie,
conception audiovisuelle ( tel un travail en partenariat avec l’équipe audio-visuelle du
CNRS pour la réalisation d’un film sur les nanoparticules d’or).
Service informatique
François Rey (IE CNRS), Corinne Poisson (IE CNRS, affectée à 50% à l’INSP et 50% au
LKB), Louis Monclaire (AI CNRS).
Le service informatique gère l’administration et la sécurité des systèmes nécessaires
à l’activité de l’Institut ainsi que de son parc informatique (environs 750 machines
réparties sur 2 VLANs), et assure le support de l’informatique scientifique, technique et
administrative auprès de 220 utilisateurs.
-
Administration des services réseaux :
Le service est chargé d’une part de choisir, d’installer, de configurer, de sécuriser, et
de maintenir l’ensemble des services réseaux « classiques » nécessaires à un
fonctionnement de base : messagerie, WEB, DNS, DHCP, SSH, authentification
(annuaire LDAP), et d’en assurer la sécurité et la disponibilité.
Il est en outre chargé d’offrir des services améliorant la gestion au quotidien du
laboratoire : stockage de données (18To accessibles via SAMBA), serveur d’applications
(sous CITRIX), accès VPN, FTP, système de réservation de ressources.
Le service informatique participe également au développement du site Web (extranet et
intranet) de l’Institut, à la conception et la mise en place de bases de données (gestion du
personnel, annuaire Web de l’Institut) et assure les mises à jour, les sauvegardes et
restaurations de ces bases pour le service de l’administration (Xlab) et la disponibilité
des accès aux applications hébergées par nos partenaires (SIFAC, LABINTEL).
-
Sécurité informatique
L’accès aux ressources informatiques de l’INSP est conditionné par la signature de la
charte informatique de l’Institut, qui explique la politique et les normes de sécurité à
appliquer et à utiliser sur l’ensemble des ressources informatiques de l’Institut.
L’aspect sécurité doit être pris en compte lors de toute installation ou mise à jour d’un
système informatique sur le réseau (matériel ou logiciel).
-
Gestion du parc
Le parc utilisateur étant très hétérogène tant au niveau des plates-formes (postes de
travail de bureau, expériences, portables, imprimantes ...) que des systèmes
d’exploitation (Windows, Mac, Linux), le service informatique a mis en place un outil de
gestion du parc machine afin d’inventorier les caractéristiques matérielles, systèmes et
réseaux de l’ensemble des ressources informatiques de l’Institut.
Toute connexion d’équipement sur le réseau doit passer par le service informatique,
qui d’une part gère la sécurisation, l’exploitation et l’administration des ressources
208
interactives communes, et d’autre part offre ses conseils et son aide pour l’acquisition de
tout nouveau matériel informatique.
-
Assistance auprès des utilisateurs
Le service informatique assure l’installation des OS et logiciels sur les machines des
utilisateurs et fournit également de l’assistance en cas de besoin (diagnostics, résolution
des divers problèmes, propositions de solutions, …).
Afin d’être très réactif aux demandes des utilisateurs, un outil de gestion des
demandes de supports a été mis en place, accessible depuis l’Intranet. Cet outil permet
au service informatique, de planifier les interventions, en fonction des compétences et
des disponibilités de ses membres, de répertorier l’ensemble des problèmes, et offre un
suivi interactif de l’évolution des demandes.
Le service informatique assure également une liaison sur les achats de licences de
logiciels et sur l’utilisation des réseaux WiFi proposés par la DSI de l’UPMC, et la
validation des demandes de certificats CNRS pour les membres du laboratoire.
Toutes ces missions mènent à une évolution permanente des services et des ressources
informatiques de l’INSP dans un souci d’amélioration de la qualité de service offerte aux
utilisateurs.
Service Electronique et Interfaçage
Francis Breton (IE CNRS), Silbe Majrab (AI CNRS), Sébastien Royer (AI CNRS)
L’équipe Electronique et Interfaçage a pour mission de concevoir et réaliser des
dispositifs électroniques nécessaires aux différentes équipes de l’institut, d’assurer la
maintenance du matériel existant ainsi que celui provenant de l’industrie et de
développer des logiciels destinés aux pilotage d’expériences.
Les réalisations de l’équipe mettent en œuvre les différentes techniques de
l’électronique analogique et numérique: bas bruit, basse et haute fréquences, composants
programmables, cela dans les domaines de la régulation, commande de processus,
automatisme, acquisition et traitement de données. L’outil informatique est largement
utilisé, CAO, DAO, compilateurs et logiciel dédié à l’instrumentation (Orcad/Cadence,
Spice, SolidWorks, LabView…).
Attentif aux évolutions des besoins des équipes de recherche et à celle de notre
métier, l’institut nous permet de mener à bien une politique d’achat de nouveaux
matériels. Par ailleurs, l’équipe accueille des stagiaires de niveau et d’origine différentes
et assure la formation et le conseil des jeunes doctorants pour l’utilisation des logiciels et
dispositifs réalisés à l’institut.
Infrastructure, logistique
Gérard Vuye (IR CNRS)
La gestion des problèmes liés à l’infrastructure et à la logistique est assurée par
l’Administrateur du laboratoire.
L’INSP est resté jusqu’à fin 2010 sur le campus de Boucicaut (Paris 15 ème
arrondissement) et, dès 2006, il a été nécessaire de définir la géométrie des tous les
locaux d’accueil à Jussieu sur 8600 m2 SHON ainsi que leurs équipements en eau,
alimentations électriques, air comprimé, sorbonnes de chimie, ….). Ce travail important
a nécessité de nombreux allers-retours entre les utilisateurs et l’EPAURIF gérés par
l’Administrateur. Avec l’EPAURIF, il a été ensuite nécessaire de gérer la logistique du
déménagement pour le retour sur le campus de Jussieu qui s’est étalé sur 6 mois à partir
de juin 2010.
209
Sur ce campus Jussieu, L’INSP est actuellement implanté sur une surface d’environ
6500 m2 de surface utile et sur 13 couloirs répartis sur 6 niveaux comprenant environ
100 salles d’expérience.
A l’université, l’aménagement, la maintenance des locaux et les servitudes associées
(eau, électricité, chauffage, air comprimé, …) sont à la charge du service technique de
l’UPMC. Les agents de ce service se chargent de réaliser les travaux ou de les faire
réaliser par des entreprises extérieures titulaires des marchés passés avec l’UPMC. Une
gestion serrée de ces travaux d’aménagement ou de maintenance est souvent nécessaire.
Atelier de Réalisation Mécanique
Christophe Rafaillac (T CNRS, responsable technique), Carou Doré (T UPMC), Chris
Lelong (T UPMC).
La mission du service comprend la réalisation de petite études et la fabrication
d’ensembles mécaniques plus ou moins complexes destinés aux appareillages
expérimentaux des différentes équipes de recherche de l’INSP.
Pour la partie conception des divers ensembles, le service est équipé du logiciel
solidwork, qui en plus de la modélisation en 3D permet également la validation des
dimensionnements par calculs des éléments finis.
Boîte à gants pour vide secondaire.
Enceinte multivoies ultra vide
Les ensembles réalisés sont majoritairement des prototypes utilisé dans les domaines
de l’ultra vide et de l’optique : les deux dernières réalisations importantes ont été une
enceinte ultra vide multi voies ainsi qu’une boite à gants pour vide secondaire. Les
réalisations prennent en compte la fabrication des diverses pièces et le montage. Le
service prend également en charge le lancement et le suivi de réalisation en soustraitance auprès d’entreprises extérieures.
L’atelier de mécanique est équipé d’un parc de machines outils conventionnelles
(fraiseuse, tours, perceuses, massicot, rouleuses, plieuse, nervureuse, poste de découpe
au plasma et postes de soudures) et de deux machines à commandes numériques (un
centre d’usinage cinq axes et un tour trois axes) permettant ainsi la fabrication
d’ensembles mécanique usinés ou chaudronnés.
210
Service commun de Chimie
Patricia Ott (IE CNRS).
Ce service met à la disposition de tous les membres du laboratoire une salle de chimie
mutualisée d’environ 38 m2 équipée de 2 sorbonnes de chimie, de divers équipements, du
matériel de base et fourni aussi les nombreux produits chimiques nécessaires à toutes les
manipulations. Cette salle de chimie est aussi ouverte aux utilisateurs extérieurs dans le
cadre de collaborations scientifiques.
Cet équipement permet à toutes les équipes de recherche de réaliser une ou plusieurs
étapes nécessaires à la préparation de leurs échantillons.
Actuellement la salle est utilisée pour mener à bien des attaques de surface, des
dépôts grâce à une tournette, des synthèses de billes de silice ou des monomères, des
étapes de purification de produits et de la réticulation de polymères. Enfin, les
mécaniciens ou certaines équipes procèdent, ponctuellement, à des nettoyages de pièces
avant leur montage sous ultravide.
En matière d’hygiène et de sécurité, la responsable s’assure que les utilisateurs
possèdent un minimum de connaissance en chimie et connaissent les risques chimiques
liés à leurs expérimentations.
Plateformes
Plateforme d’élaboration de matériaux en couches minces (par Epitaxie par
Jets Moléculaires et par Ablation Laser)
Responsables scientifiques : Paola Atkinson (CR1, CNRS), Franck Vidal (MC, UPMC),
Responsable technique : Mahmoud Eddrief (IR, UPMC)
La plateforme d’élaboration de matériaux en couches minces réunit des moyens et des
compétences en croissance cristalline sur deux techniques principales : épitaxie par jets
moléculaires (EJM) et ablation laser. L’activité de la plateforme couvre à la fois
l’élaboration et l’analyse de matériaux de structures, propriétés et fonctionnalités
nouvelles.
La partie EJM de la plateforme est dotée de trois bâtis dédiés à la croissance des
semi-conducteurs (III-V et II-VI) et des oxydes interconnectés sous ultravide. Le bâti
d’EJM dédié à la croissance des III-V est utilisé pour l’élaboration d’hétérostructures et
de nano-objets (boîtes quantiques). Le bâti II-VI est dédié à l’élaboration de structures
hybrides à base de II-VI et de métaux magnétiques. Le bâti d’oxydes est utilisé pour des
études d’interfaces complexes associant les semi-conducteurs (II-VI et III-V) et les
oxydes. Autour des bâtis d’EJM, des facilités d’analyse par spectroscopie de
photoémission (XPS et UPS) et microscopie à champ proche (STM), toujours
interconnectées et sous ultravide, ont été installées. De plus, une nouvelle technique
d’analyse (GIFAD : Grazing Incidence Fast Atoms Diffraction) est en cours de
développement sur le bâti III-V.
L’équipement d’élaboration par ablation laser est constitué d’un bâti sous vide
secondaire et d’un laser solide (YAG quadruplé à 266 nm). Il permet d’utiliser des
séquences de croissance combinatoires en alternant les tirs sur plusieurs cibles de
matériaux à déposer. L’éventail de matériaux pouvant être déposés en couches minces
comprend notamment les oxydes SrTiO3, BaTiO3, CeO2, ZnO et les composés
ferromagnétiques Fe, Co et Ni.
Les échantillons produits dans le cadre de la plateforme sont au centre de
nombreuses études, celles-ci peuvent impliquer des collaborations à différents niveaux :
211
interne à l’INSP, à l’UPMC (LCPMR, IMPMC), national [ISMO (sur le GIFAD), UMP
CNRS-Thalès, LPN, LSPM, GEMaC, Soleil] et international (UFPR et UFSCar au
Brésil, CNEA Buenos Aires et CNEA Bariloche en Argentine, Université de Pérouse,
MPI Halle).
La plateforme est également utilisée pour la formation des étudiants (stages de L3,
M1, M2, thèses de doctorat et enseignement de travaux pratiques en M2 Nanomat sur la
partie EJM).
Salle Blanche
Loïc Becerra (IR UPMC, responsable technique), Bernard Bonello (DR), Mélanie
Escudier (T CNRS), Laurent Belliard (MC UPMC).
L’institut possède en son sein l’une des deux salles blanches implantées sur le
campus de Jussieu. Cette structure a ouvert ses portes en octobre 2010. Avec ses 170 m²
de locaux propres, dont 80 m² en classe de propreté ISO 6 et 90m² en classe ISO 7, cet
outil représente pour l’INSP un instrument indispensable dans ses recherches dans le
domaine des micro et nanotechnologies. Cette plateforme de micro-nanofabrication et de
caractérisation fait partie intégrante du consortium de salles blanches labellisées
« centrales de proximité de second cercle Paris Centre » qui regroupe cinq entités de
recherche : l’INSP, l’ENS, l’ESPCI, l’Université Paris Diderot-Paris 7 et l’Observatoire de
Paris.
Vues d’ensemble de la salle blanche (à gauche et au centre) avec vision sur les bâtis de dépôts de
couches minces et MEB Zeiss Supra 40 (à droite).
Les outils à disposition des utilisateurs dans la salle propre de l’INSP sont :
- Un four de recuit/oxydation (1200°C),
- 2 bâtis d’évaporation par effet Joule (Edwards et Leybold),
- 2 pulvérisateurs cathodiques magnétron (Alcatel),
- un dispositif de photolithographie à écriture directe par laser UV (DWL Heidelberg),
- un aligneur de masques (MJB3 Süss Microtec),
- un spin coater,
- un microscope optique (Olympus),
- une micro soudeuse,
- un profilomètre (Dektak 150 Veeco),
- un MEB (Zeiss Supra 40),
- des hottes de chimie pour les gravures humides et manipulations diverses.
Le personnel de la plateforme a en charge l’accueil et la formation des utilisateurs
(chercheurs, doctorants, post-doc, étudiants de l’université [TP et stages]), de conseiller
et d’assister les chercheurs pour la bonne réalisation de leurs projets scientifiques, de
212
maintenir et de moderniser le parc d’équipements à disposition, et de faire respecter les
règles d’utilisation et de sécurité inhérentes à une telle installation.
Cette salle blanche permet de réaliser et de caractériser des micro et nanostructures
spécifiques aux différents domaines de recherche développés au sein de l’Institut des
NanoSciences de Paris. De plus, des projets extérieurs peuvent y être accueillis (citons
par exemple la réalisation de masques de photolithographie avec la DWL).
Atelier d’Optique-Cristalline
Responsable : Michelle Jacquet (IE UPMC)
Mélanie Escudier (T CNRS)
La mission de l’atelier consiste à orienter des monocristaux massifs qui sont des
prototypes de divers système cristallin, compositions et duretés.
Ils sont la base de thèses dans les recherches de nouveaux matériaux (nouveaux
lasers) ; pour la haute pression ….
Nous travaillons pour tous les instituts de la faculté de Physique, de l’Université P. et
M. Curie et d’autres organismes du secteur public.
Nous orientons les cristaux manuellement : en cherchant les phénomènes optiques
par l’examen direct de ceux ci au travers d’un appareil en lumière polarisée : le
Descloizeau ou (et) par l’orientation en diffraction RX. Une fois les cristaux orientés
suivant le cahier des charges, leurs mises en forme se fait à partir de l’adaptation des
techniques de l’opticien de précision, entièrement manuellement ; les contrôles de qualité
des surfaces, angles, planéité optique,…
L’atelier est équipé de différentes scies diamantées, microscope en lumière polarisée.
L’atelier d’optique cristalline a aussi un rôle d’initiation de ces techniques auprès des
thésards.
Service de Diffraction des Rayons X
Sarah Hidki (IE UPMC)
Le service, placé sous la responsabilité d’une IE recrutée en 2009, est dédié
principalement à la caractérisation et l’analyse RX d’échantillons essentiellement sous
forme de couches minces. Les utilisateurs sont les chercheurs de l’INSP et leurs
collaborateurs dans la plupart des cas. Des collaborations avec des laboratoires
extérieurs ont été établies directement par la responsable (LCPMR, LISE). Les décisions
importantes concernant l’évolution du service sont prises en concertation avec les
utilisateurs principaux de RX du laboratoire.
Le service dispose de deux diffractomètres.
 Le premier est un diffractomètre 4 cercles à anode de cuivre (λ=0.154056 nm), de
marque Panalytical X’Pert MRD. Il est utilisé en diffraction et en réflectivité des
rayons X.
Les optiques que nous possédons sont adaptées à :
- la réalisation de diagrammes de poudres et l’identification de phases ;
- la réalisation de figures de pôles pour l’étude des textures ;
- l’étude des couches minces à fort désaccord paramétrique : mesures de diffraction
(thêta-2thêta, oméga ou phi scans, mappings) pour établir la structure, l’orientation
épitaxiale et la qualité des couches ;
- des mesures de réflectivité pour déterminer l’épaisseur, la rugosité et la densité de
couches de quelques dizaines de nanomètres d’épaisseur.
 Le second diffractomètre, de marque Rigaku Smartlab, est arrivé au laboratoire en
octobre 2011. Il est équipé d’une anode tournante 9 kW source cuivre (45kV, 200mA)
213
et permet notamment des applications haute résolution et de la diffraction dans le
plan. Il dispose d’un miroir parabolique multicouches permettant un passage aisé
faisceau parallèle/faisceau ponctuel, un berceau d’Euler, des mouvements zêta-chi ou
phi-chi, une optique in-plane, un monochromateur à l’avant et un à l’arrière, des jeux
de fentes adaptées. L’appareil est précis pour les mouvements thêta-thêta ou oméga2thêta à mieux que le 1/10000 de degré et permet des changements de configuration
aisés et reproductibles. L’ensemble de cet équipement est adapté à des mesures de
réflectivité spéculaire et diffuse par des couches minces et ultra-minces et à des
études de couches minces à faible désaccord paramétrique par diffraction X haute
résolution dans et hors du plan. Le goniomètre est de type thêta-thêta, ce qui permet
de conserver la surface des échantillons fluides dans un plan horizontal quelles que
soient l’application et les optiques/platines utilisées.
Spectromètres de résonance magnétique électronique (RPE / RFM)
Responsable : Jean-Louis Cantin (MdC)
L’INSP possède trois spectromètres de résonance magnétique électronique aux
performances et caractéristiques complémentaires.
Un spectromètre Bruker ER-200 fonctionne en bande X (10GHz) et un spectromètre
ESP-300 en bande Q (35GHz). Les champs magnétiques accessibles sont dans la gamme
0 – 2,3 T. Ces appareils sont équipés de cryostats à flux d’Helium permettant la
réalisation d’expériences à des températures comprises entre 4K et 300K. Grâce à un
dispositif de photoexcitation de l’échantillon in situ, il est possible de réaliser des
expériences de photo-RPE sous irradiation dans les domaines infra rouge, visible ou
proche UV.
Le développement au laboratoire de nouveaux logiciels d’acquisition de données
pilotant ces spectromètres rend leur utilisation particulièrement souple et permet par
exemple de réaliser des expériences de RPE résolues en temps ou sous polarisation
électrique, voire de RPE détectée électriquement.
L’INSP dispose depuis 2010 d’un spectromètre Bruker Elexsys 500 de dernière
génération et doté d’une cavité haute sensibilité. Ce spectromètre peut être couplé à une
chambre ultra vide pour réaliser des expériences de RPE sous UHV (pression de base :
5.10-10 mbar) ou atmosphère contrôlée. Ce bâti ultra vide permet le nettoyage et la
préparation des surfaces de semiconducteurs et est équipé d’un LEED Auger.
Des mesures quantitatives peuvent être facilement effectuées par étalonnage avec un
standard de spins possédé par le laboratoire et délivré par le National Institute of
Standards and Technology.
L’ensemble de ces instruments est mis au service de la communauté dans le cadre du
réseau Très Grands Equipements-RENARD (REseau NAtional de Rpe inter
Disciplinaire) soutenu par le CNRS et qui vise à établir et mutualiser en France une
infrastructure décentralisée constituée d’appareillages RPE avancés (RPE
impulsionnelle, à haut champ et haute fréquence, imagerie…) à la pointe de la
technologie, avec une expertise scientifique reconnue, afin de développer de nouvelles
méthodologies pour l’étude de systèmes complexes en chimie, physique , biologie ou
sciences de la Terre.
214
Système d’Analyse par Faisceau d’Ions Rapides
Responsable technique : Emrick BRIAND (IE CNRS)
Le Système d’Analyse par Faisceau d’Ions Rapides (SAFIR) de l’INSP, installé au
niveau du sous-sol dans le patio 14-23 du campus Jussieu, repose sur l’utilisation d’un
accélérateur de type Van de Graaff, qui génère des faisceaux d’ions légers dans une
gamme d’énergie 100 KeV-2.2 MeV. Cet accélérateur couplé à 5 chambres sous vide
permet de réaliser des analyses par diffusion élastique et réactions nucléaires (RBS,
ERDA, NRA) telles le dosage de certains éléments légers (C, N, O,..) grâce au blindage
radiologique de la salle d’expériences qui autorise l’utilisation de deutons. Un point fort
de SAFIR repose sur sa capacité à analyser les isotopes (18O, 13C, 15N ...) ce qui, en
combinaison avec les fours développés à l’INSP en fait un outil unique pour les études
des processus de transport atomique intervenant lors de la croissance de couches minces.
Par ailleurs, la très bonne stabilité en énergie de cette machine, améliorée ces
dernières années grâce à de nouveaux composants dans le système de charge au cœur de
l’accélérateur, associée à la spécificité des chambres d’analyse, permet de sonder les
profils de structure et composition des premières couches atomiques et de réaliser des
expériences à très haute résolution en profondeur. En particulier, il est possible par
l’exploitation de sections efficaces résonantes étroites (NRP) de réaliser des profils de
composition isotopique avec une résolution nanométrique.
Cette plateforme a 5 chambres d’analyse spécifique :
 Chambre polyvalente en vide secondaire (10 -7 mbar) pour la RBS (Rutherford
Backscattering Spectroscopy), NRA (Nuclear Reaction Analysis) et NRP (Nuclear
Resonance profiling), équipée d’un porte échantillon pour 60 échantillons,
 Chambre ultra-vide (10-12 mbar) équipée de LEED/AES, goniomètre à température
variable (130 à 1000 K) pour canalisation d’ions, évaporateurs, canon à ions, RBS,
NRA,
 Chambre goniométrique en vide secondaire (10 -7mbar) dédiée aux études de
canalisation d’ions, équipée pour la RBS, NRA, et NRP,
 Chambre en vide secondaire (10-7 mbar) dédiée au dosage d’hydrogène et deutérium
(ERDA : Elastic Recoil Detection Analysis), équipée d’un porte échantillon pour 60
échantillons,
 Chambre ultra-vide (10-12 mbar) équipée de détecteurs semi-conducteurs et d’un
détecteur électrostatique. Elle possède également un goniomètre compatible Omicron,
de haute précision avec possibilité de chauffage et refroidissement. Cette chambre est
couplée avec un sas d’entrée permettant le transfert rapide des échantillons et avec
une chambre de préparation des surfaces avec les dispositifs suivants : évaporateurs,
LEED/AUGER, canon à ions,….
Ce dernier dispositif constitue le projet MEIS (Medium Energy Ion Scattering) en
cours de développement, qui permettra de caractériser la région superficielle des solides
préparée in situ, avec une résolution sub-nanométrique.
SAFIR est l’outil central de l’équipe CONFID, mais sert également à une large
communauté de chercheurs nationaux et internationaux, issus d’une vingtaine de
laboratoires, et produisant typiquement une vingtaine de publications par an soit avec
des membres de notre équipe en co-auteurs, soit avec remerciements spécifiques, selon le
degré d’intérêt scientifique commun. Ces collaborations sont parfois formalisées: PICS
du CNRS, collaborations internationales, réseaux européens (SPIRIT) ou prestations sur
contrats.
Les forces des méthodes d’analyses atomiques et structurales reposent d’une part sur
la quantification absolue du nombre d’atomes dans une couche mince, déterminé avec
une incertitude de 1 à 2% ; et d’autre part leur rapidité et facilité d’accès. En effet,
215
contrairement à d’autres accélérateurs et grands instruments tels que les synchrotrons,
nous pouvons offrir une cadence bihebdomadaire de plannings, qui permet une grande
souplesse et des allers retours rapides entre l’élaboration et la caractérisation des
échantillons.
Plateforme d’analyse par faisceau d’ions SAFIR
Plateforme de microscopies à champ proche (STM-AFM)
Cette plateforme se divise en deux parties : (i) un parc d’AFM-STM Bruker (ex Veeco),
fonctionnant à l’air, en atmosphère à humidité contrôlée ou à l’interface liquide/solide,
composé d’un AFM « stand alone » et d’un AFM-STM, qui, en mode AFM, fonctionne à
température variable (jusqu’à 250°C), possède le mode MFM et EFM, et, en mode STM,
fonctionne à bas courant jusqu’à 1pA ; (ii) un STM à température variable
"environnemental", Omicron VT XA, fonctionnant sous vide et sous atmosphère gazeuse
contrôlée.
Le parc AFM-STM est géré par Emmanuelle Lacaze (DR2 CNRS). Ces deux appareils
sont indispensables aux activités de l’INSP, et à celles de divers labos de l’UPMC (par ex.
auto-organisation de polymères cristaux liquides, avec le lab. de chimie des polymèresUPMC ; mise en ordre de polyoxométallates, avec l’Inst. Parisien de Chimie MoléculaireUPMC). Outre les travaux en cours, quatre nouveaux projets se dégagent actuellement :
Manipulation de l’aimantation par voie magnétostrictive : visualisation par Microscope à
Force Magnétique (coll : LIFAN-Argentine) ; Multiferroïques artificiels : visualisation
par Microscopie à Force Piézoélectrique (coll : Iramis-Saclay) ; Monocouches
amphiphiles : visualisation en milieu liquide (coll : LLB ; PPMD-ESPCI) ; Commutation
locale de molécules photochromes sous pointe STM (coll : ICMMO-Orsay).
Il apparaît clairement à travers ces projets que l’aspect polyvalent de ce parc est
indispensable. Or les deux appareils que nous possédons sont anciens, le « multimode »
date de 1992 et le « stand alone » de 2001. L’acquisition d’un nouvel appareil devient
donc très urgente.
216
Le STM "environnemental" (E-STM) est géré par Romain Bernard (MdC, UPMC) et
Yves Borensztein (DR2 CNRS). Il a démarré avec un PPF 2005-2008 de l'UPMC,
associant trois laboratoires : l'INSP, le Laboratoire de Réactivité de Surface (LRS,
équipes de C.M. Pradier et de C. Louis) et le Laboratoire de Chimie Physique - Matière
et Rayonnement (LCP-MR, équipe de F. Rochet). Des financements complémentaires
CNano-IdF, UPMC et ANR ont permis de boucler le budget total de 500 k€ HT. Cet
équipement constitué de trois enceintes (préparation ultra-vide, préparation chimique,
analyse STM), et de différentes méthodes d'analyse complémentaires, est utilisé par les
trois laboratoires, pour plusieurs projets spécifiques ou coopératifs.
Cette plateforme souffre de l'absence d'un ingénieur (de recherche) qui en aurait la
responsabilité, assurant fonctionnement, développements instrumentaux et accueil des
diverses équipes. Ces points sont assurés par les chercheurs de l'équipe « physico-chimie
des surfaces fonctionnelles », qui ne peuvent consacrer le temps nécessaire, notamment à
l'accueil d'autres équipes de l'INSP, et encore moins à celui d'équipes extérieures.
Source d’Ions Multichargés de PAris (SIMPA)
SIMPA vient d’être réinstallée dans des locaux provisoires au niveau du rez-dechaussée de la barre 13-23. Cette plateforme, partagée entre l’équipe Agrégats-SURfaces
sous excitation intense (ASUR) de l’INSP et l’équipe Métrologie des systèmes simples et
tests fondamentaux du LKB, est dédiée à la production et l’accélération d’ions
multichargés jusqu’à des énergies cinétiques de quelques q x keV pour l’étude de la
dynamique d’interaction des ions lourds avec la matière (INSP) ou l’étude de leur
structure atomique (LKB).
L’installation est composée d’une source ECR (Electron-Cyclotron Resonance) à
aimants permanents de type SuperNanogan (société Pantechnik) et de sa ligne de
faisceau. Les ions peuvent être caractérisés directement dans le plasma par un
spectromètre double plan (mesures au ppm) pour fournir des tests précis de QED ou
encore des raies X de référence pour l’étude des atomes exotiques (LKB).La majeure
partie des expériences utilisent des faisceaux extraits obtenus à l’aide d’une lentille. Le
faisceau est focalisé par un solénoïde dans un dipôle magnétique qui trie et sélectionne
les différents types d’ions en masse et état de charge. La ligne sous UHV (10 -9 mbar)
comprend des éléments d’optique (lentille Einzel, déflecteur électrostatique /
magnétostatique) guidant les ions jusqu’au bout de la ligne où le faisceau est caractérisé
spatialement par une caméra CCD et en intensité à l’aide d’une « Faraday Cup » (1 eµA
de Ne9+, 0,1 enA de Ar17+, …).
Un piège de Paul est également inséré sur la ligne et à son extrémité, on peut
installer tout un jeu de chambres de collision adaptables et polyvalentes sous vide
secondaire (10-7 mbar) ou UHV (10-10 mbar). Avec ces équipements, l’équipe ASUR de
l’INSP étudie l’interaction des ions avec des cibles gazeuses (jet effusif), des agrégats de
gaz rares (jet supersonique) ou des surfaces spécifiques. Récemment, une nouvelle
chambre ultravide (10-11 mbar) a été conçue et réalisée à l’INSP pour explorer les
surfaces nanostructurées magnétiquement ou chimiquement. Elle est équipée d’un
goniomètre 6-axes de haute précision qui permet de refroidir ou de chauffer les
échantillons de -180 à 850˚C.
En constante évolution technologique, l’ensemble de cette installation a été et est
soutenu par le laboratoire ainsi que par les instances CNRS et UPMC (crédits mi-lourds,
PPF, plateforme UPMC) et a bénéficié d’un contrat ANR 2006-2011.
217
Plateforme SIMPA (sous-sol 2011)
218
Annexe 2
Plan de formation de l’unité (PFU)
Plan de formation de
L’Institut des NanoSciences de Paris
UMR 7588 du CNRS.
__________
Ce document est une mise à jour du plan de formation de l’INSP pour l’année 2013.
I) Présentation de l’INSP.
L’Institut des NanoSciences de Paris (INSP) créé en 2005, est une unité mixte de recherche (UMR
7588) du CNRS et de l'Université Pierre et Marie Curie. L’institut regroupe actuellement environ 188
personnes dont 122 membres permanents : 82 chercheurs--enseignants-chercheurs, 40 ITA-ITRF, 40
doctorants, 9 post-doctorants et 15 visiteurs. Parmi les permanents, on compte 37 chercheurs et 24 ITA
CNRS. Bernard Perrin, directeur de recherche au CNRS, assure la direction de l’INSP depuis le 1er janvier
2009.
Les objectifs scientifiques de l’institut se situent au cœur de la recherche fondamentale en nanosciences. Le
terme « nanosciences » recouvre de manière générique, un vaste ensemble d’activités s’intéressant au
comportement d’objets dont la taille est comparable ou inférieure à la longueur caractéristique des
phénomènes considérés, même si le nanomètre ne représente pas nécessairement l’échelle pertinente à
laquelle tous les phénomènes prennent place. Le but des recherches menées à l’INSP est d’élaborer, étudier,
comprendre, manipuler et simuler les propriétés nouvelles de ces objets.
De larges compétences sont nécessaires pour rendre efficace la recherche dans ce domaine, tant en termes de
moyens de fabrication (croissance de films et d’agrégats, manipulation d’atomes, structuration et
lithographie…) que de moyens de caractérisation et d’études (spectroscopies-microscopies à haute
résolution, sondes locales, simulation numérique), mais aussi en termes de culture scientifique. Son atout
tient au côtoiement de chercheurs théoriciens et expérimentateurs, spécialistes en physique de la matière
condensée, en optique, en acoustique, en chimie, en physique atomique et moléculaire, chacun reconnu dans
son domaine.
Depuis 2009, la structure scientifique de l’INSP est organisée en quatre axes :
I : Nanostructures quantiques : de l’objet modèle aux systèmes quantiques complexes
II : Confinement et transport en optique et acoustique
III : Structure, dynamique et réactions aux interfaces
IV : Nanomatériaux : croissance, polarité, excitations fortes
L’axe I, « Nanostructures quantiques : de l’objet modèle aux systèmes quantiques complexes »,
s'articule autour de l'étude des propriétés électroniques (charge et spin) ou phononiques nouvelles liées au
confinement dans des nanostructures. Le contrôle, la manipulation temporelle et spatiale, des états
quantiques dans des nano-objets uniques forment le fil directeur des recherches dans cet axe. Des systèmes
quantiques complexes spécialement conçus - métalliques, semi- ou supra-conducteurs - sont au cœur de ces
études expérimentales et théoriques. Elles s’appuient, en particulier, sur les développements expérimentaux
récents, tels que le contrôle cohérent en micro-photoluminescence et la spectroscopie tunnel à balayage sous
ultravide et à très basse température.
L’axe II « Confinement et transport en optique et acoustique ». La présence de nombreuses
interfaces à des distances proches de la longueur d’onde provoque des interférences interdisant la
propagation des ondes pour certaines fréquences. Ceci est mis à profit dans les cristaux photoniques ou
phononiques pour piéger des champs, contrôler l'émission de matériaux, obtenir des cavités micro optiques
ou nano acoustiques ou faire apparaître de nouveaux phénomènes tels que la réfraction négative et les effets
du confinement de nano émetteurs.
L’axe III, « Structure, dynamique et réactions aux interfaces », étudie le lien entre la structure à
l'échelle microscopique (atomes, molécules, polymères, agrégats, microcristaux) de matériaux au voisinage
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des surfaces ou interfaces et leurs propriétés mécaniques, électroniques, physico-chimiques et de transport à
l'échelle macroscopique.
L’axe IV, « Nanomatériaux : croissance, polarité, excitations fortes », s’articule autour des thèmes
relatifs à la croissance des films minces et des agrégats, au rôle et à la nature des interfaces, et à la
dynamique d’interaction pour des substrats soumis à des champs intenses.
Les méthodes expérimentales mises en œuvre dans les axes I et II font intervenir des plates formes
optiques incluant des sources laser femtosecondes, différents types de spectroscopies (Raman, infrarouge,
photoluminescence..) et des techniques de microscopie optique permettant des études sur objets uniques.
Plusieurs dispositifs de microscopie tunnel sous conditions extrêmes en termes de champ et de température
ont également été développés au laboratoire. Les études des axes III et IV s’appuient sur des techniques
expérimentales récentes de laboratoire, sur les centres de rayonnement synchrotron, sur un dispositif
d’épitaxie par jet moléculaire très performant, et également sur deux « gros » instruments présents dans
l’institut : un accélérateur d’ions de haute énergie et une source d’ions multichargés, qui permettent de
réaliser des expériences originales.
L’INSP possède une salle blanche qui a obtenu une accréditation comme centrale de proximité de
second cercle de Paris Centre. La salle blanche est installée à Jussieu depuis septembre 2010 dans de
nouveaux locaux de plus de 200 m2. De nouveaux équipements ont été acquis dont un microscope
électronique à balayage (MEB) arrivé début 2012 avec une option gravure qui devrait être achetée fin 2012.
Un nouvel ingénieur de recherche responsable technique de la salle blanche est arrivé au laboratoire en
septembre 2011 en remplacement de l’ingénieur en place parti à la retraite ; par ailleurs nous avons veillé,
depuis trois ans, à ce que les recrutements de nouveaux chercheurs et enseignants chercheurs aient un profil
leur permettant d’intervenir en salle blanche. Des besoins de formation sont donc à attendre en 2012 et 2013
pour permettre à ces nouveaux venus d’utiliser pleinement le potentiel des nouvelles installations, en
particulier le microscope électronique à balayage avec son futur module de gravure.
Une visite de présentation des activités dans cette salle blanche est organisée pour tous les nouveaux
arrivants.
On trouvera ci-dessous la liste des principales techniques et méthodes d’étude employées à l’INSP :





















Microphotoluminescence résolue en temps à température variable
Expériences pompe sonde pico-femto seconde
Microscopie Kerr sous champ magnétique à température variable
Raman électronique résolu en angle et en champ magnétique
Réflectométrie, ellipsométrie, luminescence, diffusion de la lumière
Spectroscopie d’absorption et d’émission
Spectromètres Raman
Spectromètres Infrarouges
Dispositifs d’acoustique et d’optique ultrarapides
Mesure de conductivité thermique
Ensembles STM basse température et STM/STS basse température et haut champ
STM/AFM UHV température variable et HREELS
Nanoscope
Diffraction (SPA-LEED et diffraction de rayons X)
Spectroscopie X de haute résolution et/ou de haute transmission
Optique des surfaces (Spectroscopie de réflectivité différentielle in situ et spectroscopie de
Réflectivité Anisotrope)
Solidification directionnelle sous microscope optique
Dispositifs RPE
Magnétomètres à SQUID
Vidéo-microscopie
Accélérateur d’ions SAFIR
Page 2 sur 17








Interactions ions-matière : (Analyse par faisceaux d’ions rapides et Source d’ions hautement
chargés)
Ablation Laser, évaporation par canons à électrons, pulvérisation cathodique, fours.
Epitaxie par jet moléculaire
Bâti de fabrication de couches organiques
Salle blanche (ISO 6 et 7) (2012)
microscope électronique à balayage (MEB) (2012)
Diffractomètre de rayons X à anode tournante (2012)
Diffractomètres de rayons X, profilomètre, microscope à force atomique
A la lecture de toutes ces techniques d’étude et de fabrication, on se rend compte de la diversité des
savoir-faire et des compétences à mettre en œuvre dans l’INSP et des besoins de formation qui en découlent.
Depuis le 1erjanvier 2012, l’organigramme de l’institut des NanoSciences de Paris est le suivant :
Page 3 sur 17
II) Présentation des besoins de formation.
II.1) Récapitulatif des stages de formation suivis pendant la période juin 2011 à juillet 2012 :
Les formations suivies en 2011/2012 par les agents, leur ont permis de compléter les
formations de l’année passée élargissant ainsi les missions qui leur sont confiées, notamment dans les
domaines de la sécurité et du sauvetage secourisme du travail. Elles ont également apporté la possibilité
d’utiliser de nouveaux matériels. Le bilan est ainsi largement positif pour l’INSP.
Ci-dessous nous indiquons les formations effectivement suivies par le personnel durant la période comprise
entre l’été 2011 et l’été 2012.
Nous pouvons noter une augmentation du nombre des formations suivies dans tous les domaines Ceci est
le résultat de la politique de formation du laboratoire, des entretiens annuels des agents avec la direction et de
la participation de l’administrateur, du correspondant formation et de la personne compétente en
radioprotection. La grande majorité de ces formations étaient inscrites au plan de formation 2012.
1) Formations organisées par le C.N.R.S. :
Délégation PARIS B :






Anglais intensif : 1
Initiation au langage Python : 2
Présenter son activité professionnelle lors d’un écrit et d’un oral : 1
Publier un article de recherche en anglais : 1
Fevar (Chimie) : 1
Management de projet : concept et outils : 1









conception d'installation sous vide : 1
Les fondamentaux MATLAB : 1
labview initiation : 1
Communiquer avec les médias sur des enjeux scientifiques : 1
Forum des microscopies à sonde locale : 1
JRES : 2
Ecole de printemps de Microcaractérisation : 2
Les ateliers de la qualité : 1
DR04, mise à jour des connaissances des « ACMO » : 1
Autres délégations
2) Formations organisées par l’Université :





Cours d’anglais
Français langue étrangère : 2
Management et gestion du temps : 1
Bilan de compétences : 1
3) Formation HYGIENE ET SECURITE :




Page 4 sur 17
PCR:1
Recyclage SST : 1
Risque incendie : 1
Manipulation d’extincteur sur feu réels : 1
4) Formations organisées par des organismes extérieurs :




ASPEC : pratique du nettoyage salle blanche : 1
Panalytical journée caractérisation : 1
Panalytical théorie de la diffraction : 1
CERAP IDF, personne compétente en radio protection : 1
5) Recensement du degré de satisfaction des formations suivies :
Nous avons demandé et recensé le degré de satisfaction sur les formations suivies par un petit tableau adressé
à chaque stagiaire (tableau joint)
Le bilan total, sur l'échelle de satisfaction, se répartit comme suit :
II.2) Recueil des besoins :
Pour préparer cette mise à jour, nous avons i) utilisé les demandes de formations des ITA exprimés
lors de leur entretien annuel, ii) envoyé un questionnaire spécifique adressé aux chefs de projets, iii) adressé
un questionnaire aux Chercheurs, Enseignants-Chercheurs, Doctorants, ITARF portant sur les formations
qu’ils pourraient souhaiter pour eux même ou qu’ils trouveraient souhaitables pour leur équipe (voir les
questionnaires en annexe).
L’élaboration des demandes de formation pour l’année 2013 s’appuie donc sur :
- l’analyse de la gestion prévisionnelle des emplois et des carrières revue chaque année (GPEC )
menée par la direction depuis la création du laboratoire,
- l’expression des souhaits de formation exprimés par les agents ITA-ITRF lors de leurs entretiens
annuels d’activité avec les membres de l’équipe de direction,
- le dépouillement des questionnaires, mentionnés ci-dessus.
les catalogues des formations du CNRS et de l’UPMC
- la meilleure connaissance et participations des agents aux divers réseaux technologiques
II.3) résultats des questionnaires et des entretiens annuels d’activité (tableau de référence) :
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Bilan des demandes de formation PFU 2013 :


d' après la fiche de recueil des besoins en formation contenus dans le document de l'entretien
annuel CNRS;
du questionnaire interne joint pour les collègues relevant des autres tutelles.
Thèmes/Domaines de
formation
Objectifs,
compétences à acquérir
Public concerné Échéance
Voir section II,4
Agents: CNRS,
UPMC, UPD et
doctorants
T1,
T2
ou T3
Classement
des Priorités
(A, B ou C)
Commentaires
Connaissances
Scientifiques:
Écoles thématiques,
Colloques,
Réseaux de spécialistes:
- optique et Photonique
(ROP)
- Cristaux Massifs et
Dispositifs pour
l'Optique (CMDO)
- Réseau des
mécaniciens
Réseau des
électroniciens
- Réseau des
Technologies
Femtoseconde (LASUR)
- Réseau du vide
- Réseau salle blanche
- Réseau com
- Réseau de la
communauté des
microscopistes
Forum microscopie
Besoins
récurrents
T1,
T2
A
Échanges professionnels
Nouvelles technologies
Évolution des métiers
Contacts
Agents: CNRS,
UPMC
Besoins
récurrents
T1,
T2
A
T3
A
T1
A
T2
A
Techniques
spécifiques
Microscopie effet tunnel perfectionnement
(STM)
Technique de dépôts
sous vide
Bases et
perfectionnement
Traitement statistique de équipe
données
1 agent CNRS
1 agent P6
1 agent
Diffraction R X
perfectionnement
1 agent P6
T1
A
MEB
Bases et
perfectionnement
1agent CNRS
T3
A
Cryogénie
Conception
1 agent CNRS
T3
A
Électronique de
laboratoire NIM/VME
Bases, interventions
simples,, interfaçage
équipe
T3
A
Electronique
Bases, interfaçage
2 CNRS
T3
A
Page 6 sur 17
Formations
prises
en charge
par
les réseaux
Techniques de dépôts, de Approfondissement
gravures, de lithographie théorique et pratique
1 agent P6
T1
A
Bases et
perfectionnement
1agent CNRS
T3
A
perfectionnement
Technique de vide
dont conception
d’installation sous vide
1agent CNRS
T1
A
T3
A
T3
A
T3
A
T1,
T3
B
T2
B
T2
B
T2
B
T3
A
Techniques de collage
1 agent P6
Techniques de
caractérisation de
surfaces et de matériaux
Bases et
perfectionnement
Technique Couches
Minces
Approfondissement
théorique et pratique
1agent CNRS
Technique d’analyse de
films minces par
diffraction
Approfondissement
théorique et pratique
1agent CNRS
Machine à commande
numérique
Initiation ou remise à
niveau
2 agents CNRS
2 agent P6
Bureautique
Word
Bases et
perfectionnement
1 agent CNRS
Excel
Bases et
perfectionnement
1 agent CNRS
1 Ch
Power Point
Bases et
perfectionnement
1 agent CNRS
FEVAR
Bases et
perfectionnement
1agentCNRS
Photoshop
Bases et
perfectionnement
1 agent P6
Stratégie de valorisation
du site WEB
Bases et
perfectionnement
1 agent CNRS
T3,T2
B
T1
B
Logiciels
MATLAB
Bases et
perfectionnement
1 agent CNRS
T1,T3
B
Langage Python
Bases et
perfectionnement
équipe
T2
A
SolidWorks
perfectionnement
1agentCNRS
T1
A
Bases et
perfectionnement
1 E.C
2 agents CNRS
T3
Linux
Labview
Bases et
perfectionnement
4 E.C
2 Ch
4 agents CNRS
1 doctorant
Bases et
perfectionnement
1 agent CNRS
Labview real time
Bases et
perfectionnement
1agent CNRS
MySQL
Page 7 sur 17
T2,T3
A
A
T2
A
T1
A
Niveau III à+
1 agent CNRS
+ 1 EC
T2
A
T1
A
T2
A
T2
A
T3
A
Labview + automate
Instrumentations sous
Labview
Bases et
perfectionnement
1 agent P6
Bases et
perfectionnement
1 agent P6
Traitements de données
Bases et
perfectionnement
1 E.C
IGOR
Bases et
perfectionnement
1agent CNRS
CFAO
Base de données File
Maker
Bases et
perfectionnement
1 agent CNRS
Bases et
perfectionnement
1 agent P6
1 E.C
1 doctorant
Mathématica
T3
A
T1
B
T1
A
T3
A
Gestions
Gestion financière
approfondissement
1 agent CNRS
Propriété intellectuelle
dans les marchés
publics,les brevets
Marchés Publics
Contrats Européens ERC
starting grant, ERC
synergy,ANR, etc
1 agent CNRS
Initiation
Bases et
perfectionnement
1 agent P6
T1
A
1Ch CNRS
Agent P6
T1
A
Management
Formation du
correspondant en
formations
Base
1 agent CNRS
immédiat
T2
(changement de
correspondant)
Bases pour seconder
la direction
1 Ch
1 agent CNRS
T1
Administration et pilotage mieux connaître les
administratif d’unité
règles administratives
1agent CNRS
T1
1 Ch CNRS
T2
Gestion des ressources
humaines, management
Communication
scientifique aux médias
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mieux connaître les
nouveaux outils
A
B
A
B
Hygiène et Sécurité
doctorants
Risque Laser
Doctorants
Risque Chimique
Besoins
récurrents
Besoins
récurrents
1agent CNRS
1 Agents P6
Risque Radioactif
Risque électrique
1 agent P6
Risque incendie
1 agent P6
2 Agents
CNRS +1 agent
P6
PCR et PCER
3 Agents
ACMO
Secourisme du travail
Pour les agréments
T1
T1
A
A
A
A
Besoins
récurrents
pour les
habilitations
Mise à jour
Besoins
récurrent
2012
1 CNRS, 1
E.C, 1
doctorant
Premiers secours
Besoins
récurrents
pour les
habilitations
A
Mise à jour des
connaissances
T1
Pour les
agréments
T3
A
Culture/Efficacité
personnelle
1 Agent P6
recherche
Meilleurs
connaissances,
brevets
1 Agent
CNRS
T2,
T3
A
Conduite de réunion, un
exposé
Meilleures
connaissances
1 Agent
CNRS
T1
B
Bases et
perfectionnement
1 Agent
CNRS
T1
C
T2
C
T3
C
Valorisation de la
Transmettre ses
connaissances
Gérer son stress
1 Agent P6
Préparer sa retraite
1 P6 1 Ch
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obligatoire
2 Agents P6
Dynamiser sa mémoire
Prendre des notes vite
et bien
Bases et
perfectionnement
1Agent P6
Gestion du temps
2Agents P6
Préparer un entretien,
le rapport d'activité
1 Agent P6
Formation président de
jury
1 Agent P6
Formation membre de
jury de concours
1 Agent P6
Utilisation du D I F
C
T2,
T1
T1
B
B
A
Acquérir de nouvelles
compétences
1 Agent
CNRS
T2
A
T2
A
T3
B
doctorants
Itinéraire dans la
recherche, brevets,
propriété intellectuelle
A
LANGUES
Anglais oral
Anglais scientifique
perfectionnement
1 agent P6, 2
agents CNRS
perfectionnement
Besoin
d’équipe
avancé
B
T2
B
T1
A
T3
C
5 agents
doctorants
Français
T1,T3
1 agent P6
Espagnol
bases
1 Ch
II.4) Besoins globaux de formation de l’INSP.
Compte tenu de l’évolution scientifique et technique, de l’acquisition de nouveaux équipements et de
l’émergence de nouveaux besoins, la nécessité d'acquérir ou de perfectionner de nouvelles compétences à
l'aide de stages est importante pour les agents de l’INSP.
Dans le domaine scientifique, la participation à des écoles d’été ou écoles thématiques, aux réseaux
des métiers reste un souhait fondamental, aussi bien à titre individuel que pour les équipes. Elle permet une
actualisation des connaissances, voire un élargissement de celles-ci vers de nouveaux domaines. Elle est tout
à fait indispensable, que ce soit pour les chercheurs permanents, les ingénieurs ou pour des étudiants
doctoraux ou post-doctoraux, dans un contexte où l’interdisciplinarité s’affirme, et où des sujets nouveaux
émergent dans le laboratoire. Les écoles d’été ou thématiques et les réseaux, font partie intégrante du
dispositif de formation et comme dans le passé nous continuerons à demander un soutien pour que les
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personnels de l’INSP puissent assister à de telles écoles et de telles formations réseaux, de même que, mais
plus ponctuellement, à des formations par tutorat dans d’autres laboratoires. Des demandes individuelles ont
été formulées en réponse au questionnaire envoyé. Elles portent sur les domaines concernant :
- Toute école ou formation sur les cristaux photoniques, la nanophotonique, les nanocristaux,
l’information quantique, les nanosciences
- Les réseaux des mécaniciens, électroniciens, optique, Laser
- La diffractométrie des poudres (Affinement Rietveld,…)
- Les agrégats : de la physique à la chimie
- Le développement des sources d’ions
- Les propriétés optiques des surfaces et interfaces
- L’élaboration et propriétés des nanoparticules d’or
- Les phénomènes ultra-rapides
L’implication de l’institut dans des programmes européens soulève la question de la formation à la
gestion scientifique de contrats européens. Ceci devient encore plus crucial dans le cadre de l’appel d’offres
pour des réseaux d’excellence et des actions intégrées du 7ème PCRDT. Un soutien logistique pourra être
utile.
Au niveau technique, l’institut a une demande récurrente de formation en électronique, analogique
comme numérique. Un aspect important dans l’évolution des techniques expérimentales concerne
l’automatisation des expériences et les besoins d’interfaçage expérience-ordinateur qui l’accompagnent.
Plusieurs équipes expriment ce besoin de manière récurrente, que ce soit dans le domaine de l’acquisition de
données, du traitement numérique du signal, du traitement d’images avec des logiciels tels MATLAB ;
SAMBA ; SOLIDWORKS …..ou de l’apprentissage ou du perfectionnement de logiciels tels que LABVIEW.
Dans le domaine de la mécanique, l’INSP a acquis en 2009 un tour et une centre d’usinage à
commande numérique ce qui a déjà nécessité des formations spécifiques de perfectionnement pour deux
techniciens et demandera certainement des formations de perfectionnement.
En raison du développement technique de la salle blanche de l’INSP, de nouveaux équipements ont
été acquis. Un accroissement des capacités de caractérisations de cette salle blanche nécessite des besoins en
formation pour rendre accessibles à ces nouveaux moyens aux agents de l’INSP qui pour l’instant
n’intervenaient pas encore en salle blanche.
A l’INSP, le nombre de dispositifs d’optique ultrarapide a augmenté. Ils sont dotés de nouvelles
générations d’oscillateurs femtoseconde, d’OPO, OPA permettant l’accordabilité sur une large étendue
spectrale. L’utilisation optimale de ces sources pour permettre des spectroscopies à deux couleurs ou le
développement de nouvelles techniques d’acquisition (détection asynchrone) requiert de nouvelles
formations pour les ingénieurs, chercheurs et étudiants en thèse intervenant sur ces dispositifs.
Il sera utile de pouvoir mettre en place des stages de formation à la demande, par exemple sur les
techniques AFM, STM sous vide, sous gaz réactif (et en température), qui sont fondamentales dans le
domaine des nanosciences, mais aussi sur les techniques d’élaboration des matériaux en nano objets et/ou en
couches minces, et sur les techniques de l’ultravide.
Concernant la gestion du laboratoire, des demandes concernant la réglementation administrative ; la
bonne organisation des entretiens annuels est une forte demande. Un poste d'administrateur a été créé en
2007 au laboratoire. La mise en place de ce poste nécessite des formations récurrentes liées au pilotage et à
l’administration de laboratoire. L’agent CNRS actuellement en poste partant à la retraite en mars 2013, des
formations de ce type seront nécessaires pour former son remplaçant.
L’évolution rapide de l’informatique, la gestion du réseau, des serveurs et du site WEB de l’INSP
nécessitent un suivi constant des nouveaux outils, d’où une forte demande de stage de formation dans ces
domaines.
L’évolution de la communication externe et interne nécessite des formations très spécifiques.
L’arrivée sur un NOEMI en octobre 2012 , d’une nouvelle IE CNRS responsable de la communication à
l’INSP, nécessitera certainement sa participation à des formations dans ce domaine.
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L’institut est aussi demandeur de stages de formation aux divers risques rencontrés dans ses locaux.
Les questions de sécurité sont au cœur de ses préoccupations, surtout lorsque des jeunes sont impliqués. En
particulier, en raison du grand nombre de lasers de puissance dans l’institut et du nombre important
d’utilisateurs, il serait très utile que nos tutelles mettent en place une solide formation sur la prévention des
risques laser dans nos montages expérimentaux. Il serait aussi souhaitable d’organiser un stage de formation
sur « les risques chimiques », dans nos locaux, articulé autour de la manipulation des produits chimiques et
incluant la gestion des déchets et l’apprentissage des gestes de premiers secours, toujours d’actualité.
L’institut va changer de correspondant en formation (retraite), le biseau entre les deux agents a
commencé avec la réalisation de ce nouveau plan de formation mais nous souhaitons qu’une formation soit
proposée au nouveau correspondant formation au printemps 2013.
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Formations proposées par des membres de l’INSP en 2012/ 2013
Les personnels de l’INSP sont très motivés pour participer à des actions de formation permanente en
tant qu’intervenants ou organisateurs. Les informations ci-dessous sont également consultables sur notre site
web :
http://www.insp.jussieu.fr/activites_formation/formation_offres.htm.
-De nombreux Chercheurs et Enseignants-Chercheurs(10) interviennent dans plusieurs écoles
thématiques comme par exemple: L'acoustique non linéaire, de la terre au nano, les écoles son et lumière qui
se sont d’abord déroulées à Cargèse (2006, 2008, 2010) et désormais aux Houches (septembre 2012).
- Proposition de formation aux techniques de spectroscopie d’émission X (tutorat) :
L'équipe « Des agrégats aux surfaces, couches minces et nanostructures : Perturbations dynamiques fortes»
de l’INSP a acquis lors de ces dernières années une certaine expertise dans les différentes techniques
permettant de caractériser l'émission de photons dans le domaine X tant en terme d'énergie que d'intensité.
Ces compétences associées à tout un ensemble d'appareillages dont l'équipe dispose (canon à électron,
détecteurs Si(Li) de différents type et spectromètres cristallins…) permet de déterminer avec précision des
taux absolus d'émission de rayonnement X dans une gamme allant de 1 keV à environ 50 keV. L'équipe a en
particulier mis au point des spectromètres cristallins en mode "réflexion" qui sont "adaptables" à l'exigence
de la mesure en terme de résolution et d'efficacité selon l'énergie et l'intensité du rayonnement X. A ce titre
l'équipe propose, sous forme de tutorat, une formation à tout personnel intéressé, qui lui permettrait d'une
part de se familiariser avec ces techniques et d'autre part de bénéficier de conseils pour la conception et pour
la mise au point d'un spectromètre particulier répondant à des besoins spécifiques. (Contact :
[email protected] )
- Ph. Depondt, F. Finocchi (INSP) et M. Hayoun (Laboratoire des Solides Irradiés à l'Ecole
Polytechnique) organisent chaque année une session de formation aux techniques de simulation numérique,
qui a lieu sur le campus Jussieu, dans le cadre des Journées de Simulation Numérique (renseignements
à l’adresse : http://www.insp.jussieu.fr/jsnum/) et qui se déroulera du 3 au 6 juin 2013 Objectifs : Fournir une
formation initiale avec un spectre aussi large que possible aux méthodes de simulation les plus courantes ;
indiquer, quand cela est possible, les sources de codes standard ; donner une idée des méthodes
d’exploitation des résultats. 3 demi-journées de cours et 3 demi-journées de travaux pratiques sur stations
Linux. (Contact : [email protected] )
- Formation aux techniques acoustiques par laser. L’équipe II.1 de l’INSP a acquis depuis de
nombreuses années une expertise dans les techniques de génération d’ondes ultrasonores par impact laser et
de détection optique des ondes émises. Différentes méthodes existent, tant pour la génération que pour la
détection, qui chacune ont un champ d’application spécifique. En ce qui concerne la génération d’impulsions
acoustiques picosecondes à l’aide de sources laser femtoseconde, de nombreux groupes ont déjà bénéficié de
l’expertise de cette équipe qui est par ailleurs intervenue dans 3 écoles thématiques en 2008 (formateur : B.
Perrin) (contacts : [email protected], [email protected]). L’équipe propose
également une approche reposant sur l’utilisation d’impulsions plus longues pour la génération d’ondes
acoustiques de surface (Contact : [email protected] )
- Sur le thème « Apport du MET et des techniques Spectroscopiques locales à l’étude des matériaux
pour la Spintronique » Dominique Demaille de l’INSP (et trésorière du CMJ) a participé, en tant
qu’intervenante, aux journées du "Cercle des microscopistes JEOL (CMJ)" qui se sont tenues les 1 et 2
février 2012 . Ces journées ont pour objectif de faire connaître les nouvelles potentialités offertes par les
microscopes JEOL de dernière génération et de présenter les résultats qui en découlent dans les domaines
de la physique, de la biologie, de la biominéralogie et des sciences de la terre. Ces journées sont
reconduites chaque année. "
- Dans le cadre du réseau thématique et technologique du CNRS ROP « Optique et Photonique », M.
Jacquet de l’I.N.S.P va avoir en charge l’organisation du stage théorique et pratique sur les techniques de
polissage des monocristaux pour l’optique qui se tiendra la 3éme semaine de juin 2013 à Caen; et en tant que
formatrice, elle animera les ateliers d’initiation au contrôle de la planéité optique. Cette formation a pour
objectif de permettre aux stagiaires d’acquérir les notions de base du polissage de précision sur des
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matériaux de duretés variables allant du tendre (NaCl) au plus dur (saphir) avec les méthodes classiques
manuelles et sur machine à polir.
(Contact : [email protected] )
IV) Conclusion :
Une attention toute particulière est portée à la prévision de formation à l’INSP. En effet, l’institut a
récemment acquis de nombreux appareillages utilisant de nouvelles technologies et d’autre part sur un total
de 40 ITA-ITRF, 4 atteindront ou dépasseront 60 ans avant fin 2013 et seront susceptibles de partir à la
retraite. Il faudra donc assurer au mieux la transmission des savoir-faire et la formation des nouveaux agents,
qu’ils soient recrutés en externe ou par mobilité interne. Par ailleurs nous connaissons aujourd’hui un fort
renouvellement des effectifs chercheurs et enseignants chercheurs concomitant avec l’acquisition au
laboratoire de nouvelles technologies et dispositifs (salle blanche, nouveau diffractomètre X, nouvelle
chambre de MBE, microscope de champ proche environnemental….C’est pourquoi, nous apprécions d’être
soutenus par nos tutelles dans nos demandes de formation, que ce soit dans un cadre classique ou pour des
formations spécifiques à la demande. En retour, les membres de l’INSP sont prêts à faire profiter la
communauté scientifique de leur savoir faire, en organisant des Écoles thématique, des stages de formation
ou des séances de tutorat.
Michelle Jacquet
Correspondante Formation
Tél : 01 44 27 42 43
Natalia Balabanova
Correspondante formation en 2013
01 44 27 63 72
le 19 juillet 2012
***************************************************************************************
Ci joint les 3 documents envoyés aux agents de l’ I N S P :
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1
Plan de Formation de l’I.N.S.P. pour 2013
Bonjour
Afin de procéder à la mise à jour annuelle de notre PFU, vous trouverez ci dessous, le questionnaire
à remplir et à me renvoyer pour le 2 juillet 2012
Je vous rappelle que le plan de formation de notre unité (P F U) permet d’identifier les besoins de
formations nécessaires à l’évolution des compétences de tous les personnels de l’INSP. Il sert à définir la
politique et la stratégie de formation à mettre en œuvre par nos tutelles et à la prévision de leur budget.
Sur l’intranet I N S P, à la rubrique formation, vous pouvez trouver l’historique des formations déjà
proposées en 2012 et, vous pouvez consulter les offres de formation de P6:
http://www.upmc.fr/fr/_modules/search_module/fr/searchac.html
ou du CNRS:
http://www.dr2.cnrs.fr/spip.php?article633
Les demandes de formations se répartissent en :
Les demandes recensées par les responsables d’axes, d’équipes et correspondants des
services techniques qui font suites à une réflexion collective et font émerger les besoins en formations qui
seraient nécessaires à l’évolution de l’équipe vers de nouvelles thématiques scientifiques, à
l'utilisation de
nouvelles techniques expérimentales, etc...
Et des besoins individuels de formation ;
Tous liées à
T1 : l'adaptation au poste de travail
T2 : évolution des métiers
T3 : développement ou acquisition de nouvelles compétences
D I F : droit individuel à la formation
Cordialement,
Michelle Jacquet
Correspondante Formation
Tél : 01 44 27 42 43
Natalia Balabanova
Correspondante formation en 2013
01 44 27 63 72
Page 1
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2
Questionnaire à me retourner pour le 2 juillet 2012
I N S P / P F U 2012
Nom :
Prénom :
Axe, projet, service technique ou administratif:
Besoins
Besoins
nécessaires ou
nécessaires ou
souhaitables pour souhaitables
vous
pour l’équipe
Management / Communication :
Préciser les besoins :
Culture scientifique (écoles d’été, ateliers, réseaux, journées
thématiques …) :
Préciser les besoins :
Efficacité personnelle (préparer : entretien, exposé, rapport
d'activité. Apprendre ou conforter une Langue ……….) :
Préciser les besoins :
Partenariat / Europe :
Préciser les besoins :
Culture institutionnelle / Management /Qualité
Préciser les besoins :
Web / Informatique / bureautique :
Préciser les besoins :
Electronique / Interfaçage :
Préciser les besoins :
Mécanique / Conception :
Préciser les besoins :
Techniques spécifiques (Impulsions Lasers, vide poussé,
Cryogénie, Microscopies, ….) :
Préciser les besoins :
Gestion scientifique / financière /droit/
Préciser les besoins :
Hygiène et sécurité /habilittions
Préciser les besoins :
Valorisation et partenariat/comunication
Préciser les besoins
Michelle Jacquet
Correspondante Formation
Tél : 01 44 27 42 43
Natalia Balabanova
Correspondante formation en 2013
01 44 27 63 72
Page 2
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3
Bilan Satisfaction des formations
NOM………………………….
Prénom…………………….
Bonjour,
Vous avez suivi cette année universitaire (juillet2011 à juin 2012) un stage
de formation, soit proposé par le C.N.R.S, l’université, ou un organisme
extérieur,…
Pouvez-vous m’indiquer votre degré de satisfaction concernant cette
formation :
Satisfait

pas satisfait
stage : CNRS..Université..……….Autre…………………………
Commentaire sur le stage:
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© CNRS Photothèque / Cyril FRESILLON
Institut des NanoSciences de Paris - UMR 7588
4 place Jussieu, boîte courrier 840
75252 PARIS cedex 05
Contact
Secrétariat : Natalia Balabanova
Tél. : +33 (0)1 44 27 63 72 - Fax : +33 (0)1 44 27 39 82
Site web : www.insp.upmc.fr