Faits marquants 2007

Archives des faits marquants

Archives des faits marquants

Naviguer, article par article, dans l’intégralité des faits marquants de l’Institut Néel depuis 2006

« Quantum bit » à base de terres rares

Le Quantum bit, ou qubit, est l’élément de mémoire des ordinateurs quantiques. De petits ordinateurs quantiques ont déjà été construits dans les années 90 et des progrès sont en cours. C’est un domaine en plein essor, notamment en raison de son importance stratégique : certains algorithmes conçus pour la logique quantique rendraient possibles des calculs inimaginables avec un ordinateur classique. La réalisation physique de l’élément de base, le qubit est une première étape. Chaque discipline a son propre qubit : en magnétisme c’est le spin, qui intervient également dans les mémoires magnétiques. Deux équipes, l’une appartenant au CNRS et l’autre au CEA, viennent de montrer que les ions magnétiques de terres rares pourraient permettre l’implémentation d’un ordinateur quantique doté d’un nouveau type de qubits de spin.

Réfrigérateur à dilution autonome

Dans la tradition Grenobloise de flirter avec le Zéro Absolu de température et de rendre plus accessibles et hospitalières ces conditions extrêmes, un nouveau type de réfrigérateur à dilution a été réalisé, dans le cadre d’une collaboration étroite CNRS-Air Liquide.

Un supraconducteur dans des vagues d’électrons

Les électrons des métaux peuvent s’organiser à basse température pour former un réseau périodique régulier à longue distance. Ils se concentrent dans certaines positions et la densité électronique forme alors des vagues. C’est un phénomène bien connu et observé dans de matériaux que l’on nomme « onde de densité de charge ». Il existe d’autre type de métaux dans lesquels les électrons, refroidis en dessous d’une température critique deviennent « supraconducteurs ». Microscopiquement, cet état est obtenu grâce à la formation de paires d’électrons, dites de Cooper. Les électrons des paires de Cooper sont liés par une force attractive via les vibrations du réseau, les phonons.

Comment un supraconducteur à deux gaps réagit-il sous champ magnétique ?

La découverte en 2001 d’une transition supraconductrice à 40 K dans MgB2 a déclenché un émoi qui dépassa largement le fait d’observer une température critique « anormalement » élevée.

Modification sous champ électrique du magnétisme de couches ultra-minces

Le fer, le cobalt et leurs alliages, matériaux magnétiques les plus communs, sont des métaux dans lesquels les électrons porteurs du magnétisme participent à la conduction électrique. Lorsqu’un tel matériau est porté à un potentiel électrique V, il se charge à la manière d’un condensateur. Du fait du lien dans ces systèmes entre électrons de conduction et magnétisme, la charge électrique induite est source d’une variation des propriétés magnétiques. Cependant, cette charge est proportionnelle à l’intensité du champ électrique E et à la surface du matériau. Si cette variation de charge est faible pour des objets microniques, elle devient observable sur des films nanométriques.

Caractérisation des couches minces par sonde électronique

Le développement des matériaux sous forme de couches minces a engendré une explosion des performances des capteurs et de l’électronique. Cependant, un des obstacles majeurs dans l’utilisation de celles-ci est la difficulté à reproduire leurs caractéristiques. Celles-ci dépendent naturellement de leur composition chimique mais également de leurs épaisseurs. Pour estimer ces paramètres, le couplage d’un système de microanalyse X et d’un microscope électronique à balayage est un outil puissant, car cette configuration permet non seulement de caractériser la morphologie des dépôts (élaborés par chimie douce [1], en phase vapeur …) mais également d’en effectuer l’analyse chimique. Ce type d’analyse - s’appliquant préférentiellement aux matériaux conducteurs électriques - est non destructif et un de ces points forts est qu’il permet de mesurer des couches « enterrées » dans une architecture qui peut être complexe (tricouches Si / Mn / Ni / W).

Capteur micro-calorimétrique pour mesure de chaleur-spécifique de nano-matériaux

Depuis quelques décennies déjà, le besoin de réaliser des mesures thermiques et micro-calorimétriques sur de très « petits objets » émerge dans de nombreux domaines des sciences (nanosciences, biophysique, matière condensée).

Imagerie d’un nanocircuit combinant la microscopie à force à la spectroscopie tunnel

La microscopie tunnel (STM) permet d’imager des surfaces avec une résolution si grande que tous les détails atomiques deviennent visibles.. Elle permet également de réaliser une spectroscopie locale des propriétés électroniques de nano-objets avec la même résolution spatiale. Ceci implique toutefois une surface d’échantillon métallique. Cette microscopie est donc mal adaptée à l’étude de structures métalliques méso- ou nanoscopiques réalisées sur des substrats isolants. Au contraire, la microscopie de force atomique permet d’imager n’importe quel type de surface, mais n’apporte pas d’information sur les propriétés électroniques.

Génération de triplets de photons : un nouvel état de la lumière

Nous avons réalisé la première génération de triplets de photons par le biais d’une interaction optique non linéaire du troisième ordre dans un cristal de KTiOPO4 [1]. Lors de ce processus gouverné par la susceptibilité électrique de troisième ordre χ(3), 3 photons fortement corrélés d’énergies hω1, hω2 et hω3 sont créés à partir de la scission d’un photon d’énergie hω0.

Stockage de l’hydrogène dans le magnésium

L’hydrogène permet d’alimenter des piles à combustible qui produisent de l’électricité au moyen d’une réaction électrochimique avec l’air, sans émission de gaz à effet de serre. La technologie des piles à combustibles n’est pas encore mature, mais à titre transitoire, l’hydrogène pourrait être utilisé pour faire fonctionner un moteur thermique, avec une pollution réduite. Actuellement produit à partir d’hydrocarbures, l’hydrogène pourrait être produit sans émission de CO2, à partir du nucléaire ou des énergies renouvelables.. Néanmoins, le développement d’une véritable « économie de l’hydrogène » repose sur la mise au point d’un mode de stockage efficace et sûr. Les solutions actuelles - gaz à très haute pression ou liquide cryogénique - posent des problèmes de sécurité, d’encombrement (densité volumique très faible) et de coût énergétique. Le stockage sous forme d’un hydrure métallique réversible, dont l’hydrogène est extrait par chauffage ou réduction de la pression, constitue au contraire une solution particulièrement sûre : le chargement est réalisé sous une pression d’hydrogène modérée ( 10 bars), et la réaction de désorption est endothermique.

Bernard Barbara, grand prix Alexandre Joannidès de l’Académie des Sciences

Le grand prix Alexandre Joannidès récompense des travaux scientifiques d’intérêt pour le grand public.

© Institut Néel 2012 l Webdesign chrisgaillard.com l Propulsé par spip l Dernière mise à jour : vendredi 24 mars 2017 l