Laboratoire de Physique des Solides UMR 8502 · 2014. 5. 5. · Des cuprates supraconducteurs aux nouveaux pnictures de fer e-trou Pseudo-gap Métal étrange SUPRA AF ... –et aussi,

Présentation CFP 5 novembre 2010

Laboratoire de Physique des Solides

UMR 8502

http://www.lps.u-psud.fr

Visite du LPS le 24 novembre

http://www.lps.u-psud.fr/




Créé à la rentrée universitaire de 1959 par

R. CASTAING †

J. FRIEDEL

A. GUINIER †

• Structure électronique / Organisation de la matière

• Couplage expérimentation - théorie

• Instrumentation innovante

P.-G. DE GENNES † (61-71)

(Prix Nobel de Physique 1991)

• Matière molle


Un des plus importants laboratoires nationaux de recherche en matière condensée

12 500 m2 de locaux

15 équipes réparties sur 3 axes de recherche

200 à 250 personnes au quotidien

Budget annuel 3M€ HT hors salaire (14 M€)

100 permanents (Enseignants-chercheurs, CNRS)

50 Ingénieurs, Techniciens, Administratifs

35 Thésards

+ post doc, visiteurs, stagiaires


Structuration de l’activité scientifique en 3 axes

Axe I: Nouveaux états électroniques de la matière

Axe II: Phénomènes physiques aux échelles réduites

Axe III: Matière molle et interface-physique biologie

~1/3 des chercheurs par axe

Lieu de définition des projets d’élaboration des priorités scientifiquesgère « espaces communs thématiques » (avec IT)


• Une supraconductivité exotique (supra 1911-HTc 1986)

Cuprates à Haute température critiqueCobaltates, boratesPnictures de fer

• Un nouveau magnétisme induit par la frustration

Nouveaux états électroniques de la matière

Découverte de nombreux matériaux qui présentent de nouveaux états quantiques,

matériaux aux propriétés remarquables

Contact Philippe Mendels


Des cuprates supraconducteurs aux nouveaux pnictures de fer

e-

trou

Pseudo-gap

Métalétrange

SUPRA

AF

0.05 0.25

dopage des plans

Pnictures Ba(Fe1-x Cox)2As2

0.150.05

SUPRA

AF

dopage des plans

Cuprates YBa2Cu3O7−x

pression

Supras Organiques

Systèmes basse dimension


Quelle est la structure électronique?

hve-

f

q

Crystal

Contact : Véronique Brouet

LaFeAsO

Ba(Fe1-x Cox)2As2


0 ,. ijjiij JSSJ

H

Nouveaux états quantiques frustrés

Des systèmes modèles, de nouveaux fondamentaux!

• Ordre à longue distance• Fluctuations quantiques• Excitations collectives

• Liquide de spins 2D, 3D(?)• Fluctuations quantiques• Excitations locales

Contact Philippe mendels


Les outils d’investigation expérimentale

• Techniques extrêmes Pression (C. Pasquier)

Basse température Haut champ

• Techniques locales RMN µSR

• Spectroscopies originales ARPES Pompe-sonde

• Etudes de structures Neutrons RX Synchrotron



• Techniques extrêmes Pression Basse température Haut champ

• Techniques locales RMN (J. Bobroff)

µSR• Spectroscopies originales

ARPES Pompe-sonde

• Etudes de structures Neutrons RX Synchrotron

Canne 27 mK



• Techniques extrêmes Pression Basse température Haut champ

• Techniques locales RMN µSR (P. Mendels)

• Spectroscopies électroniques ARPES (V. Brouet)

Pompe-sonde (M. Marsi)

• Etudes de structures Neutrons RX (P. Foury)

Synchrotron (D. Le Bolloc’h)


Phénomènes physiques aux dimensions réduites

•Structure de nano-objets : échelle atomique

•Excitations optiques dans des nano-objets

•Nano-magnétisme : taille des parois, longueur de diffusion de spin

•Physique mésoscopique, transport quantique : longueur de cohérence de phase, longueur de pénétration de l’ordre supraconducteur

•Nouveaux outils : microscopie électronique à pertes d’énergie, microscopie tunnel à électrons balistiques


Physique mésoscopique: Transport à l’échelle de la cohérence de phase

Graphène: 2D Coexistence effet Hall quantique et supra conductivité ?

Systèmes: métaux, semiconducteurs, graphène, nanotubes … Exemple: Supraconductivité de proximité = sonde de la cohérence

Méthodes expérimentales: Transport I(V), mais aussi mesures sans contacts à haute fréquence;micro -résonateur supra conducteur, couplage inductif ou capacitif, Très basses températures, nanofabrication

Dimère de Gd@C82

Nanotubes et métallofullerènes 1D et 0D: Compétition effet Kondo et Josephson

S

S

SS

S

S

2mm

Contacts : Hélène BouchiatMarco Aprili


BaO TiO2 FeO Microscopie et spectroscopie originales

Simulations ab initio

Nanooptique : plasmons, émetteurs quantiques, métamatériaux

Structure, propriétés électroniques et optiques à l’échelle nanométrique et atomique (STEM)

Nanotubes, graphène(s)Interfaces : spintronique, électronique, oxytronique

Contacts : Odile StéphanMathieu Kociak



J

AIB

AVT

IT

Imagerie et Dynamique en magnétisme

GaAs:Mn , T = 104 K| j | = 4,4 GA/m2

Dt = 1,8 msPistes de 4 mm

Déplacement de parois magnétiques par courant électrique

Imagerie de domaines et parois magnétiques

MFM Co/Au/Co images 2 mm BEEM

Contact : André Thiaville

Spintronique, Mémoires magnétiques


Organisation et dynamique de la matière condensée

• Nanotubes : structure, dynamique par diffraction des rayons X et neutronsTransport de l’eau : filtration par osmose inverse (NT carbone et imogolite aluminosilicates)

Pascale Launois

• Dynamique d’auto-assemblage de matériaux mésoporeux (auto-assemblage de micelles suivi en temps réel par diffusion X et neutrons)Marianne Impéror-Clerc

• Interaction entre inclusions dans une membrane fluide maîtriser la répartition et l’orientation de nano-objets dans une matrice à comportement mécanique contrôlableDoru Constatntin

Utilisation du rayonnement synchrotron

Contact : Pierre Antoine Albouy


Organisation – Dynamique – Propriétés – Fonctionnalités

matière organique

et biologique

Mésophases et

polymères

Interface physique-biologie

Surfaces et interfaces

Interfaces liquides

Tissus et fibres biologiques

ADN condenséAuto-

assemblage

Fluides complexes

polymères

Surfaces de polymères

Matière molle et interface physique biologie

Contact : Jean Doucet


??

Interfaces Mousses / émulsions

tensioact ive

polymères part icules

protéinestensioact ive

polymères part icules

protéines

Mousses

solides

hautement structurées

100 µm5 mm

Mousses

d’émulsions

Interfaces liquides

Systèmes complexes et stimulables

Contact : Dominique Langevin


Promotion d’adhésion aux interfaces entre polymères en conditions de co-extrusion

4.0µm

Rôle de la nano et microstructuration sur la friction et le mouillage

θ

• Possibilité de contrôler la rugosité géométrique• Connu : la rugosité affecte l’adhésion et le

mouillage

Question : rôle de l’anisotropie sur la friction, rôle du couplage entre les aspérités.Techniques : e-lithographie, mouillage, AFM…

• Interface renforcée par des copolymères greffés in situ et l’adhésion est pilotée par les copolymères et la cristallinité.

Question : vérifier le lien entre cristallinité interfaciale dans des conditions proches de la réalité industrielle etmodélisation du greffage/diffusion/convection.

Adhésion et friction des polymères

Contact : Frédéric Restagno

AFM morphologie d’interfacecollaboration

collaboration


~100µm ~2µm~mm

muscle (fibre:cell)

Approche tissulaire et structurale : effets chimiques et sur les architectures moléculaires, Outils : imagerie par micro-fluorescence X, diffraction de rayons X

Approche cellulaire et mécanique: comportement des cellules précurseurs des fibres sous contrainte mécaniqueOutils : culture cellulaire, sollicitation mécanique cyclique, microscopie de fluorescence

accumulation de calcium (rouge) pathologique au centre des fibres ‘myopathes’

Analyse cellulaire et tissulaire à finalité biomédicale- une approche de physicienstravail en collaboration avec des biologistes et des médecins

effets de la mécanique sur l’apparition d’agrégats protéiques pathologiques sur des cellules en culture

repos après fatigue

no

n m

uté

mu

té

Dispositif d’étirement cycliquede cellules en culture

Tissus et fibres biologiquesContact : Fatma Briki

Compréhension du mécanisme d’agrégation de protéines ducytosquelette musculaire (desmine) suite à une mutationpathogène de type myopathie


Bactérie

ADN50-100nm

Virus bactérien Particules viromimétiquesBactéries et biofilms

• « soft materials » complexes et hétérogènes

• Processus dynamiques multiples sur de larges échelles de tempsSystèmes biologiques

Objectifs: comprendre

• l’éjection de l’ADN• la condensation d’une chaîne unique en milieu confiné(Diffusion de lumière, cryoME)

1-2nm

Objectifs :

• comprendre la dynamique de l’autoassemblage et de la maturation• Contrôler la fabrication de nano-objets(SAXS, SANS, EM)

Objectifs : Etudier

• les processus collectifs(microscopie de fluorescence)• les propriétés viscoélastiques des films(mesures de force)

Protéines virales

Polymère

-1

0

1

2

3

4

5

-1 0 1 2 3 4

D force (mN)

déplacement (mm)

Bactérie motileBiofilm

1mm

Capside contenant un fragment de l’ADN

Pelote Globule torique

Structure et dynamique d’objets biologiques auto-assemblésContact : Françoise Livolant


Les théoriciens au LPS

Contact: Gilles Montambaux

• 20 membres, 1/5 du laboratoire

• 8 étudiants, 2 post-docs

– Fermions fortements corrélés

– Physique mésoscopique, dimensions réduites

– Graphène

– Oxytronique (interface LaAlO3 and SrTiO3)

– et aussi, spintronique, atomes froids, matière molle

Sur toutes ces thématiques, forts couplages avec les expérimentateurs,

en particulier au laboratoire, et aussi sur le plateau de Saclay.


Instrumentation

• Acquisition de gros équipements et réalisation d’instrumentation innovante

– Microscope ultra-STEM à haute résolution spatiale et en énergie

– Microscope SEM-FEG pour fonctionnalisation de dispositifs (lithographie, imagerie)

– RMN du solide, en particulier Bobine 14T à large balayage en champ

– Plateforme de mesures de transport en conditions extrêmes (champ magnétique, température, pression)

– Dispositifs originaux de caractérisation par techniques rayons X

– Dispositifs d’élaboration de films minces, oxydes,systèmes mésoscopiques

– Microscopie champ proche (BEEM et MFM)

– Photoémission : ARPES et femto-ARPES

• Equipements collectifs

– Liquéfacteur d’hélium

– Centre d’usinage à commande numérique


Activité scientifique en relation avec les grandes infrastructures de recherche

• Grands instruments Rayonnement synchrotron SOLEIL, ESRF

Diffusion des neutrons LLB, ILL

Champs magnétiques intenses

Lasers à impulsion courtes

• Centres de nanotechnologie Laboratoire de Photonique et de Nanostructure (actuellement à

Marcoussis, mais doit déménager sur le plateau de Saclay)

MINERVE (IEF-UPS)

Documents

Laboratoire de Physique des Solides UMR 8502 · 2014. 5. 5. · Des cuprates supraconducteurs aux nouveaux pnictures de fer e-trou Pseudo-gap Métal étrange SUPRA AF ... –et aussi,