Physique LUmière Matière (PLUM)

Le département s’appuie pour cela sur son expertise en physique des interactions rayonnement-matière à travers toute la gamme spectrale s’étendant de l’infrarouge aux rayons X.

L’élaboration de matériaux inorganiques, organiques, semi-conducteurs ou intermétalliques sous forme de poudres, cristaux massifs, couches minces, matériaux nanostructurés ou nanocristaux, est maîtrisée au sein du département par différentes approches : cristallogenèse, chimie douce et chimie du solide à haute température et haute pression, croissance par épitaxie (MBE ou CVD, notamment en association avec le CEA-IRIG), ou encore par évaporation sous ultravide. La caractérisation structurale des matériaux repose sur une grande expertise en cristallographie (DRX, TEM) et sur notre forte implication scientifique au niveau des grands instruments (ESRF et ILL). Nous mesurons et modélisons les propriétés optiques linéaires et non linéaires – tant classiques que quantiques jusqu’au photon unique – de matériaux allant du cristal massif aux nano-objets de tailles sub-longueur d’onde. Nous étudions les propriétés opto-mécaniques de nano-objets ou encore les spécificités du couplage lumière-matière d’objets hybrides métalliques (plasmonique) et semi-conducteurs, ainsi que de nano-objets semi-conducteurs intégrés dans des microcavités ou des antennes.

Nos recherches sur les matériaux semi-conducteurs vont du fondamental aux applications dans le photovoltaïque ou l’électronique de puissance. L’ensemble de nos recherches requiert le développement d’instruments et de méthodologies dédiés permettant l’étude aux échelles requises des propriétés structurales, optiques, magnétocaloriques, magnétiques, de transport électronique et de conductibilité thermique.

Nous développons des monochromateurs et des équipements de diffusion/diffraction en laboratoire et sur grands instruments (lignes CRG ESRF et ILL). Nous réalisons des équipements pour l’élaboration de matériaux et les mesures physiques (transport, thermique, structure, réactivité…) sous conditions extrêmes (températures et pressions élevées, basses températures) : presses, cellules pour fluides supercritiques, régulations HP-HT, électrovannes HP, fours sous vide et réacteurs de cristallogenèse HT. Nous concevons des réservoirs de stockage solide de l’hydrogène et des dispositifs de réfrigération magnétique. Cette expertise forte en instrumentation, couplée à nos compétences matériaux, a conduit ces dernières années au dépôt de plusieurs brevets et licences d’exploitation en partenariat avec l’industrie.

En plus de l’accueil d’étudiants de tous niveaux pour leurs stages et de l’implication des enseignants chercheurs à l’Université Grenoble Alpes, la formation est une des priorités du département par une série d’actions spécifiques.

Des équipements de recherches sont mis à disposition pour des travaux pratiques ou des projets d’étudiants en formation initiale. De la première année de licence, jusqu’à la deuxième année de master, près de 200 heures de formations sont offertes par le personnel du département. Cela concerne en particulier des étudiants de Polytech Grenoble, des Master 2 Pro Assurance Qualité, Contrôle Qualité, Méthodes de Validation de l’UFR de Pharmacie et Ingéniérie des Micro et Nanostructures de l’UGA et des plateformes « CESIRE » de l’UGA.

Une série de formations continues pour étudiants en thèse, jeunes chercheurs, ou ingénieurs et techniciens sont aussi données, en particulier pour l’Ecole Doctorale de Chimie et Sciences du Vivant, en spectroscopie X dans le cadre de la formation permanente du CNRS avec FAME+ ou dans le cadre des réseaux technologiques du CNRS (MRCT) : réseau CMDO+ sur l’orientation, la mise en forme et la caractérisation de la qualité cristalline de monocristaux ; réseau de technologie des « hautes pressions » en élaboration sous conditions extrêmes ; réseau « Cristech » sur les technologies de croissance cristalline ; réseau des technologies du vide sur l’utilisation et le développement des techniques liées a la conception, la production et la caractérisation d’installations sous vide ; réseau des Mécaniciens.

Le département est également particulièrement investi dans la formation européenne HERCULES qui concerne les méthodes de caractérisations structurales sur les grands instruments synchrotron et neutrons.