Ytterbium dihydride (YbH$_2$) shows a well-known transition at 16 GPa from a CaH$_2$-type structure to a high-pressure (high-P) phase with Yb at hcp sites and H(D)-positions, determined for the first time in this work by neutron diffraction up to 34 GPa. It is the highest pressure at which a structure was ever solved by neutron diffraction. This gives us the chance to compare the accuracy of...
Heavy-ion collisions are the experimental tool to study the Quark-Gluon Plasma (QGP) in the laboratory. The particles produced that steam till the detectors are the observables to characterize it. In particular, hard probes carry information on the first stages of the collision: the equilibration process, the QGP and its transition. Selected measurements will be presented.
Un peigne de fréquences est un spectre étendu composé de raies laser fines et équidistantes. Initialement inventés pour la métrologie des fréquences, les peignes de fréquences inspirent de nouvelles approches [1] à la spectroscopie à large bande spectrale. Les performances de spectromètres existants, comme les spectrographes à dispersion croisée ou les spectromètres de Fourier basés sur...
Recent X-ray Surveys of the galactic center, performed in particular with XMM-Newton and Chandra, but also with Suzaku, Nu-Star and INTEGRAL, have revealed spectacular features that indicate a strong activity of the nuclear region in the past. On short timescales (< 1000 yr ago) the past activity is revealed by echoes of the non-thermal emission, probably emitted by the supermassive black hole...
We present the main results on the so called double parton distribution functions (dPDFs), accessible via double parton scattering processes (DPS) in high energy p-p and p-A collisions. These new and almost unknown quantities represent a new and complementary tool, w.r.t. GPDs,to explore the 3D structure of the proton. However, at variance w.r.t. GPDs,they encode information on two parton ...
Le rayonnement Térahertz (THz) appartient à un intervalle de fréquence compris entre 100 GHz (3mm) et 10 THz (30 micromètres). L’une des applications majeures de cette bande spectrale reste la spectroscopie THz à haute résolution qui exige à la fois précision et pureté spectrale associée à une couverture spectrale la plus étendue possible. Ces exigences incitent comme dans d’autres domaines...
Over the past decade, calculations have unveiled a novel view on the chemical combination of hydrogen with metals1): hydrogen solubility in metals should drastically increase under pressure heading to the stability of hydrides with nontraditional stoichiometry, named superhydrides. These hydrogen rich systems become metallic at lower pressure than expected for metallic hydrogen, the ultimate...
Les cavités Fabry-Perot sont très sensibles à l’absorption et à la dispersion moléculaires car la position, la largeur et l’amplitude des modes de résonances sont affectés par la variation de l’indice de réfraction moléculaire complexe. De plus, le décalage en fréquence et l’élargissement des modes sont directement proportionnels aux parties réelles et imaginaires de l’indice de réfraction,...
We study within the Parton-Hadron-String Dynamics (PHSD) transport approach the partonic sector by explicitly calculating the differential partonic scattering cross sections (and transport coefficients) as a function of temperature $T$ and baryon chemical potential $\mu_B$ based on the dynamical quasi-particle model (DQPM) that is matched to reproduce the equation of state of the partonic...
We report the discovery of superconductivity in a new family of orthorhombic Tantalum nitride synthesised under high pressure and stable after pressure releasing, with a superconducting transition temperature T$_c$ of 3K at ambient pressure, that reaches 9~K at 18~GPa. This compound exhibits a unique combination of structural and electronic properties, with a very high hardness combined with a...
Une nouvelle génération d’horloges atomiques, basées sur les transitions optiques de diverses espèces (strontium, mercure …), permet de réaliser des références de fréquence avec une incertitude relative de quelques 10-18, surpassant ainsi déjà l’incertitude de la définition actuelle (césium) d’un facteur 100. L'extraordinaire résolution statistique de ces horloges optiques ouvre pour...
The GRAVITY instrument has been installed on the VLTI in 2015 with the
goal of probing the space-time metric near SgrA*, the black-hole at the
Galactic Center, through the orbits of stars at a few light hours and
material very near the event horizon. Those goals have been reached in
2018. I will recall the history of Galactic Center research in the past
fifty years, describe the GRAVITY...
Direct photon measurement in heavy-ion collisions provides a valuable set of observables to study the hot QCD medium since these photons are produced at different stages of the collision and escape the medium unaffected. In proton-proton collisions, the direct photon yield at high transverse momentum ($p_\text{T}$) is fed by hard scattering processes (prompt photons) but also fragmentation of...
La cellule à enclumes de diamant permet d'atteindre des pressions supérieures au mégabar et rend possible la synthèse de matériaux remarquables, dont des super-hydrures de métaux présentant une supraconductivité à très haute température. Un grand nombre de phases a ainsi été prédit par la simulation. Deux expériences récentes ont confirmé des températures critiques record dans l'hydrure de...
La collaboration internationale BABAR poursuit un programme exhaustif de mesures des sections efficaces de production d’états hadroniques dans les annihilations électron-positon à basse énergie. Ces mesures permettent d’améliorer substantiellement la précision sur la prédiction de la valeur du moment magnétique anomal g-2 du muon, dans un contexte où la valeur mesurée et la valeur prédite de...
There is an increasing demand for precise molecular spectroscopy, in particular in the mid-IR fingerprint window, whether it be for modelling our atmosphere, interpreting astrophysical spectra or testing fundamental physics. We present a high-resolution mid-IR spectrometer traceable to primary standards providing a unique combination of resolution, tunability, detection sensitivity and...
The Galactic center black hole Sgr A is known to exhibit regularly flares of radiation, during which Sgr A flux gets brighter by a factor of up to ~10 with respect to the quiescence. The physical origin of these flares is thus far only weakly constrained.
In this talk, I will present a new model for the quiescent state of Sgr A*, based on the superimposition of a thick torus and a...
The theory of elementary particles (Standard Model) predicts the existence of a new state of matter at extreme temperatures ($\sim 10^{12}$ K): the Quark-Gluon Plasma (QGP). The QGP is mainly composed of "free" quarks and gluons, the elementary components of baryonic matter usually confined into nucleons. It may have filled the Universe up to few milliseconds after the Big Bang and can be, in...
One of the applications of an optical frequency comb is the phase coherence transfer between lasers of very different wavelengths. In our experiment we use an offset-free optical frequency comb to reduce the relative phase fluctuations of three different lasers (1). We take advantage of this phase coherence to build a stable dark state (2) based on three-photon coherent population trapping...
Le 17 août 2017, LIGO et Virgo détectaient l'onde gravitationnelle issue de la fusion de deux étoiles à neutrons. Cette détection s'accompagna, dans les secondes, les heures et les mois qui suivirent, de l'observation en cascade des ondes électromagnétiques émises par cette même source dans une large gamme de longueurs d'onde, des ondes radio aux rayons gamma. Ceci en fait le premier phénomène...
Les particules chargées générées dans une décharge par l’ionisation d’un gaz neutre (ergol), c’est à dire la création d’ions positifs et d’électrons par collisions entre des électrons énergétiques et des atomes du gaz, ensuite accélérées par des champs appliqués ou induits électromagnétiques permettent d’exercer une force sur l’engin spatial appelée poussée. Ces propulseurs à plasma ou...
Proteins combine a capacity to perform exquisite tasks such as specific binding and catalysis with a capacity to adapt, both on physiological time scales through interactions with other molecules (allostery) and on evolutionary time scales through mutations. What principles underly this duality? How does it originate in the course of Darwinian evolution? After reviewing the available data,...
Recently several gain-dissipative platforms based on the networks of optical parametric oscillators, coupled lasers and various non-equilibrium Bose-Einstein condensates such as exciton-polariton, atomic and photon condensates have been proposed as analogue Hamiltonian simulators for solving large-scale hard optimisation problems. Such platforms use an approach to finding the global minimum...
Lattices of coupled nonlinear optical cavities are attracting a considerable interest for the possibility of creating novel correlated phases of light [1]. When interacting quantum systems are driven out of equilibrium, the competition between coherent effects and losses in the master equation [2] can lead to dissipative phase transitions in the thermodynamic limit. Here, we investigate the...
L’émission radiative est un phénomène de transfert d’énergie inhérent aux décharges dans un gaz. Souvent très complexes, les spectres lumineux émis par les plasmas résultent– en théorie – de la manifestation de l’intégralité des mécanismes sous-jacents de la décharge. La spectroscopie d’émission optique a pour objectif de tirer parti de ces spectres s’étalant du domaine ultra-violet à...
Using a population dynamics inspired by an ensemble of growing cells, a set of fluctuation theorems linking observables measured at the lineage and population levels are derived [1]. One of these relations implies specific inequalities comparing the population doubling time with the mean generation time at the lineage or population levels. While these inequalities have been derived before for...
Les décharges à barrières diélectriques(DBD)constituent un dispositif permettant de générer des plasmas hors équilibre thermodynamique à la Patm avec des températures de neutre proche de l’ambiant.Ces DBD génèrent des ondes d’ionisations(OI) et sont exploitées dans un large éventail d’applications qui nécessitent la caractérisation des paramètres de décharges et des propriétés du plasma.Ici,...
The study is devoted to entanglement of population dynamics, evolution and adaptive radiation for the species sharing common resources. For the population dynamics we modify the competitive Lotka-Volterra equations introducing a new resource contest principles. The functional response of the model differs from linear and ratio-dependent functional response. We implement realistically the...
A laser field propagating through a hot atomic vapor leads to a third-order nonlinear Kerr susceptibilty. In the paraxial approximation the evolution of the transverse electric field is described by a 2D Gross-Pitaevskii equation. As such, this system is a promising platform to study phenomena related to Bose-Einstein condensation and superfluidity of light.
In this talk, I will report on the...
Quantum fluids of light merge many-body physics and nonlinear optics, revealing quantum hydrodynamic features of light when it propagates in nonlinear media. One of the most outstanding evidence of light behaving as an interacting fluid is its ability to carry itself as a superfluid.
Here, we report a direct experimental detection of the transition to superfluidity in the flow of a fluid of...
Les plasmas en équilibre thermodynamique local sont généralement caractérisés par des gradients de température et de densités, rendant leur diagnostic difficile. Nous montrons que le plasma produit par ablation laser peut constituer une exception à cette règle et combiner les deux propriétés qui caractérisent une source de rayonnement idéale : l’équilibre et l’uniformité spatiale.
Cette...
The Pierre Auger Observatory (PAO) is an Ultra High Energy Cosmic Rays (UHECRs) detector studying cosmic particles with energies above and around 10$^{18}$eV since almost 20 years. It has proved to be the most competitive instrument at these energies and has produced a wealth of valuable results, improving our understanding of UHECRs.
A complete understanding of these highest energy particles...
Exciton-polariton system in semiconductor heterostructures have unique properties due to the combination of all-optical control of the wave function and strong nonlinear interaction, stemming from the exciton component. The latter originates such complex topological condensate excitations as quantum vortices and solitons.
In the first part we study the narrow 1D channels with the walls of...
Some natural systems known as Brownian ratchets use thermal fluctuations to extract mechanical power. In these systems, diffusion is biased in order to achieve unidirectional biological processes. Good examples are the molecular motors as kinesins or myosins that walk on the cytoskeleton and use ATP to bias their movement. Another case is the transport of mRNA between the nucleus and the...
Cl2 plasma has been widely used to perform etching of different materials. Nowadays, it serves as an etchant for silicon, III-V compounds or metals (Co, Fe, Ni). Recently, Atomic Layer Etching of noble metals was studied. Plasma mixtures shows a great interest to perform these processes. In this study, we have developed a plasma kinetic model using a global approach for a complex chemistry...
Les plasmas froid magnétisés sont présents dans de nombreuses applications : propulseurs à effet Hall, sources d'ions, pulvérisation de plasmas, jauges Penning. Leur optimisation nécessite le développement de diagnostics non intrusifs permettant l'observation de plasmas non stationnaires et spatialement inhomogènes. La spectro-tomographie est particulièrement intéressante puisqu'elle donne...
Intermediate filaments are the least explored among the large cytoskeletal elements. We show here that they display conformational anomalies in narrow microfluidic channels. Their unusual behavior can be understood as the consequence of a previously undetected, large-scale helically curved superstructure. Confinement in a channel orders the otherwise soft, strongly fluctuating helical...
La fusion des étoiles à neutrons révélé par l’évènement GW170817 nous a enfin donné un premier aperçu du site du processus de capture rapide de neutrons qui crée la plupart de nos éléments lourds. L'association du sursaut gamma et les observations optiques révélant un « kilonova » a donc mis fin à 60 ans de spéculation sur le site du processus r.
La modélisation du processus r nécessite une...
In condensed matter systems, quasicrystals (QC) are an intermediate between completely periodic perfect crystals and completely random or disordered media. They are structures that lack translational symmetry, but still exhibit long-range order. As a result, QC can exhibit very different localization properties. Famous examples include the Fibonacci QC, where all states are critically...
Les revêtements nanocomposites apportent des propriétés multifonctionnelles (anti-UV, hydrophobes et inrayables…). Elles sont liées aux propriétés de la matrice et des paramètres des nanoparticules (taille, forme, dispersion…). L’agrégation des nanoparticules est un paramètre qui affecte fortement les propriétés finales.
Les nanotechnologies génèrent des inquiétudes sur la santé et...
Topological semi-metals are materials in which the energy dispersion relation features singular contact points between the conduction and valence bands. Examples are graphene or nodal quasiparticles in d-wave superconductors in two-dimension and Weyl semi-metals in three dimension. The low-energy excitations in these systems are described by an emergent massless Dirac equation, reminiscent of...
Super-resolution microscopy has become a key tool in biology. However, the anisotropy of the localization between the lateral and axial precisions as well as their strong axial dependence, along with axial drift and chromatic aberrations may restrict the potential applications. We are currently developing two strategies to address these issues that use directly intrinsic properties of the...
Nous vivons une période féconde en physique des particules. Les dernières décennies sont jalonnées d'avancées majeures, parmi lesquelles la découverte du boson de Higgs, les mesures de précision en physique électrofaible et en physique du quark top, les contraintes directes et indirectes sur le halo galactique de matière noire, et l'étude des oscillations de saveur dans le secteur des...
Nous présentons un travail sur les singularités topologiques dans
l’espace des états propres d’un hamiltonien de Bloch H(k_x,k_y) à
trois bandes et sans gap. On représente l’ensemble des états par un
point sur une sphère de Bloch généralisée, qui peut être décrit par
six angles. Cette approche remplace une approche projective, localisée
autour des singularités, où l’on se ramène à...
Cette présentation a pour objectif de montrer la nature des informations que permettent d’obtenir les techniques de microspectroscopie et d’imagerie vibrationnelles. Le principe des spectroscopies vibrationnelles, absorption infrarouge et diffusion Raman, repose l’interaction non destructive de la lumière avec la matière. L’analyse spectrale de cette interaction, permet de sonder les...
Nous résumerons de l'état des lieux en physique des particules
à haute énergie, après les premières campagnes de recherches et de
mesures menées auprès du collisionneur proton-proton LHC au CERN.
Celui ci a permis la découverte historique du boson scalaire de
Higgs, découverte qui a confirmé d'une manière éclatante le Modèle
Standard qui décrit trois des interactions fondamentales dans...
Avec leur longueur d'onde dans l'infrarouge proche et leurs propriétés spectroscopiques uniques à basse température, les cristaux dopés aux ions thulium sont au centre de nombreuses architectures liées au traitement de signaux analogiques ou à l'information quantique. Nous nous concentrons ici sur un cristal de YSO dopé Tm, un composé qui a été mis de côté dans les années 1990 à cause de sa...
Enumerating and distinguishing nanoparticles such as viruses, extracellular vesicles (ECV) or phages are major importance for many applications such as bioproduction of viral vectors for cell therapy, phages batches manufacturing or ECV for drug delivery. Detection methods such as PCR or epifluorescence microscopy for these applications are quite time-consuming and not easy to implement...
After having been considered as a potential candidate for high-temperature superconductivity, the BaNi_xCo_{1-x}S_2 compound has seen a renewed attention for its fascinating spin properties, discovered only very recently [1,2]. BaNiS_2 is a Dirac semimetal, with 4 Dirac cones lying at the Fermi level. The cones, made of d-orbitals, are massive due to a large spin-orbit coupling, leading to a...
After more than 15 years of development, the frequency transfer of optical frequency standards through coherent optical fiber links overcomes by several orders of magnitude other dissemination techniques, such as GPS techniques for instance. This technique is now established over ranges of 1000s of km, enabling unprecedented resolution for clocks comparisons. By opening a new era of optical...
Using computational quantum mechanical methods (DFT, DFTB+) and molecular dynamics we explore carbon nanomaterials, their atomistic, vibrational and electronic structure and structural modification, defects and chemical functionalisation.
- Characterise and understand as-grown and modified nanocarbons with
experimental colleagues - Identify and explain...
En microscopie classique, lors de l’utilisation d’un systeme d’illumination-détection incohérent (champ large, contraste de phase, DIC), l’image enregistrée résulte d’une interaction complexe entre l’illumination
incohérente et le spécimen. Le contraste observé permet d’étudier efficacement la morphologie, mais ne donne pas directement d’information quantitative sur les caractéristiques sur...
La compréhension de la nature de la matière noire est un des plus gros challenges en science aujourd'hui. Les observations astrophysiques et cosmologiques fournissent des indices forts de son existence. Plusieurs particules candidates ont été proposées au cours du temps, l'une des plus convaincantes est une particule massive interagissant faiblement appelée WIMP (pour Weakly Interacting...
Bismuth is a semimetal with a long history in condensed matter that continues
to surprise us today. We demonstrated experimentally that
single crystal Bismuth nanowires carry current predominantly along its
edges in a ballistic way, using superconducting proximity effect.
A recent theoretical work confirmed our findings, by showing that Bismuth belongs to the
newly discovered second order...
We are studying the optical properties of dielectric nanoparticles in order to use their SHG signal as a label to track the proteins onto which they will be grafted. Why SHG ? The non-resonant process and therefore better photo-thermal stability is expected unlike most fluorescent bio-labels. Most important is the anisotropic character of SHG, advantageously enabling to follow protein...
La découverte il y vingt ans de l'oscillation des neutrinos a ramené la physique des neutrinos à l'avant garde de la recherche en physique des particules. Elle implique qu'ils ont une masse très faible mais non nulle, qui étire encore le spectre de masse des fermions, que le Modèle standard n'explique pas. Étudier ces masses nous renseignera sur la Nouvelle Physique, plus fondamentale,...
It was first shown in 2010 that a single atomic layer of Pb deposited on top of a Si substrate becomes superconducting at low temperature. This purely two-dimensionnal system is an ideal platform for scanning tunneling experiments on superconductors. In particular, due to the presence of spin-orbit at the interface, topological superconductivity can be induced in such system. By forming Co...
La quantification objective de la transparence de la cornée est un besoin de santé publique pour lequel aucune méthode établie n’existe. Nous avons développé un algorithme qui extrait des valeurs quantitatives d’images résolues en profondeur et les lie à un modèle physique de diffusion de la lumière dans le stroma.
Nous calculons la moyenne cohérente du front d’onde en fonction de la...
The spontaneous collapse of large-diameter single carbon nanotubes (SWCNTs)
generates a new class of low dimensional structures, known as collapsed
‘dogbone’ nanotubes. Several experimental works showed that the final
configuration of collapsed tubes is composed by two flat nanoribbons, whose
edges are closed forming chemical bonds like the standard carbon nanotubes.
Our first-principle...
Pour augmenter les performances photocatalytiques du dioxide de titane TiO2, des expériences réalisées avec l’incorporation du poly(hexylthiothène) P3HT pour former les matériaux composites P3HT/ TiO2 ont permis de démontrer la possibilité d’élargir la gamme des fréquences absorbées de la lumière visible et d’améliorer le rendement de photocatalyse de l’oxyde.
Dans ce travail, nous avons...
Les nanoparticules (NPs) organiques constituées exclusivement de molécules photoactives et notamment fluorescentes ont récemment fait leur apparition aux côtés de leurs homologues inorganiques pour des applications dans le domaine de l’électronique organique, de la bio-imagerie et de l’imagerie super-résolue. Cet engouement repose sur la diversité des squelettes et des propriétés électroniques...
The existence of Dirac cones in the electronic band structure of a material is recognized as a possible hallmark of the proximity to a topological state. We unveil the existence of robust two-dimensional Dirac cones at the Fermi level in BaNiS2, the metallic precursor of the Mott transition in BaCoxNi1-xS2. The Dirac cones are made of nickel d-orbitals and emerge as a result of the strong...
La dynamique ultra-rapide à l’échelle de temps de l’attoseconde est au cœur des processus induits par l’absorption de photons énergétiques. Ces dernières années, les impulsions de lumière attosecondes ont permis l’étude temporelle de la dynamique de photoionisation. En particulier, les mesures résolues en temps de l'émission d'électron dans les atomes dévoilent une dynamique ultra-rapide de...
The quantum simulation program was introduced by Richard Feynman in a 1981 visionary paper. In these early days of computers, Feynman raised the simple but profound question: can one simulate a collection of interacting quantum systems with computers? Noticing the exponential growth of the Hilbert space with the number of particles, Feynman suggested to realize analog quantum simulators to...
A major part of accelerators are relying on plasma based ion sources to create the ion beam. The presentation will propose an overview of the existing ion sources types applied to accelerators and discuss the challenges expected with the next generation facilities.
Fracture of soft materials involves large deformations before macroscopic failure occurs: damage is much less localized at the crack tip than in stiff and brittle inorganic glass. Unlike simple elastic networks of flexible polymers covalently connected that obey classical Lake & Thomas theory, fracture of tough soft materials cannot yet be explained from molecular structure and architecture....
Excitation or ionisation of a molecule with a short (attosecond) pulse leads to the coherent population of several electronic states, called an electronic wavepacket. The interference between electronic states in such a superposition, alternating between constructive and destructive, leads to oscillating motion of the electron cloud [1]. This purely quantum process relies on the coherence of...
This contribution is presenting our investigations on the role of complex connectivity of fractal macromolecules for their static and dynamic properties, and, in particular, for the density of self-contacts. Fractals provide typical models for hyperbranched polymers, proteins, sol-gel branched clusters, and colloidal aggregates.
In works [1,2] we have considered the so-called marginally...
We present our observation of the quantum Zeno dynamics (QZD) [1] in a 3D circuit-QED [2] system, where an artificial atom, consisting of a superconducting circuit called a transmon [3], is coupled to the electric field of a microwave cavity resonator. The transmon and resonator energy levels are aligned in a novel way enabling the manipulation of individual Fock states of the cavity, while...
Quand le taux de couplage entre deux systèmes quantiques devient de l’ordre de leur fréquences, cela induit des conséquences dramatiques sur leur dynamique et même sur la nature de leur état fondamental. Le cas d’un qubit couplé à un oscillateur harmonique de manière ultra-forte avait été étudié théoriquement et expérimentalement. Ici, nous explorons le cas de deux oscillateurs harmoniques...
La spécificité des triblocs A-B-A par rapport aux diblocs A-B tient à la possibilité, pour le bloc B, de s’organiser en conformations ponts ou boucles. L’influence de ces conformations sur les propriétés mécaniques de phases lamellaires de triblocs composés de lamelles vitreuses et de lamelles à l’état fondu a été récemment étudiée, par dynamique moléculaire. Expérimentalement, la dynamique de...
Avec l'apparition des impulsions de lumière XUV attoseconde, il est devenu possible de suivre des dynamiques électroniques aux échelles de temps et d'espace naturelles du mouvement des électrons. Des méthodes interférométriques, telles que le RABBITT [1] ont permis de mesurer des retards/avances d'éjection de l'électron photoionisé de l'ordre de quelques dizaines d'attosecondes dans les...
We report on the investigation of the three-dimensional single-atom-resolved distributions of bosonic Mott insulators in momentum-space. Firstly, we measure the two-body correlations deep in the Mott regime, finding a perfectly contrasted bunching whose periodicity reproduces the reciprocal lattice. In addition, we show that the two-body correlation length is inversely proportional to the...
La photoionisation de molécules chirales par un champ polarisé circulairement est une sonde efficace de la chiralité en phase gaz. La Distribution Angulaire de Photoélectrons (PAD) montre une asymétrie avant/arrière dans la direction de propagation du laser appelée Dichroïsme Circulaire de PhotoElectrons (PECD) et dépendant de l’hélicité du champ et de l’énantiomère. Le PECD a...
Lors de la coextrusion de deux polymères immiscibles, l’ajout d’un compatibilisant réactif, formant un copolymère à l’interface, est souvent nécessaire pour obtenir une adhésion interfaciale suffisante entre les polymères. L’interphase ainsi générée gouverne les propriétés finales du film, notamment mécaniques. Cependant, il est complexe de sonder spécifiquement les propriétés de cette...
We report on a few remarkable transport properties of lithium-6 atoms through a quantum point contact (QPC) precisely defined by a set of optical potentials. The versatility of cold-atom techniques allows us to directly measure and control spin currents and to tune interatomic interactions.
We locally lift the spin degeneracy of atoms inside the QPC using an optical tweezer tuned very close to...
La gomme arabique est un exsudat de sève d’arbres de la famille des acacias composée d’une fraction protéique et d’une fraction polysaccharidique de structure hyperbranchée. Elle présente des propriétés d’adsorption aux interfaces solide-liquide et liquide-liquide remarquables. Utilisée comme stabilisants dans l’agro-alimentaire, on connait cependant très peu les mécanismes moléculaires...
Ici nous combinons la résolution temporelle offerte par des impulsions attosecondes avec une résolution spatiale sub-longueur d'onde. Nous employons la diffusion de rayons X résonante à dimension critique$^1$ (Fig. 1.a) sur un échantillon de silicium structuré. La diffusion est mesurée en réflexion avec des impulsions couvrant 20 à 140 eV (Fig. 1.b). La réponse du volume (Fig. 1.c) est...
Efficient electron heating and enhanced ion acceleration by ultra-intense laser interaction with well-controlled near-critical plasmas were predicted numerically but remained relatively unexplored owing to the difficulty of creating such type of targets. We studied this regime on the CLPU VEGA-2 200TW laser facility (6J, 30fs, at 10^21W/cm2) with state-of-the-art pressure-boosted supersonic...
Ultracold atoms loaded into optical lattices have developed over the last two decades into an excellent platform to study quantum many-body problems. Their high degree of isolation, purity and tunability have enabled to reach regimes, that challenge theoretical state-of-the-art tools and that are inaccessible for present supercomputers.
In my talk, I report on our joint experimental and...
A three-phase microstructure involving crystalline, rigid and mobile amorphous regions has been successfully used to describe the macromolecular arrangements in poly(lactic acid) (PLA). The establishment of a rigid amorphous fraction, in particular, is dependent on the molecular motions of polymer chains during crystallization; Our aim is to understand the contribution of the size of the...
Du fait de la corrélation électronique, l'ionisation d'un système moléculaire peut mener à une dynamique de charges ultrarapide connue sous le nom de migration de charges. Une interrogation actuelle est de savoir si ces dynamiques survivent suffisamment longtemps pour être observées ou si la dynamique nucléaire mène à une décohérence rapide empêchant la charge de migrer. Dans le but d'apporter...
We study spin systems made of large number of spin 3 chromium atoms loaded in 3D optical lattices. We both study out-of-equilibrium spin dynamics from a high energy initial state, and how to reach the ground state of a textbook spin Hamiltonian. Experimental results are compared with different approximated quantum models.
Out-of-equilibrium spin dynamics follows a collective rotation of an...
L’installation ALTO (Accélérateur Linéaire et Tandem à Orsay) exploite la séparation des isotopes en ligne « technique ISOL » pour la production de faisceaux d'ions radioactifs riches en neutrons.
Trois types de sources d’ions sont exploités : Les sources FEBIAD à plasma chaude, la source à ionisation de surface et l’ionisation résonnante laser. La cible de référence est la cible UCx.
Pour un...
D’après le concept de Régions de Réarrangements Coopératifs (CRR), les dynamiques relaxationnelles s’opérant à la transition vitreuse nécessitent qu’une entité structurale mobilise les entités voisines. Le phénomène est alors dit coopératif, et chaque CRR est caractérisée par des variables dynamiques et thermodynamiques qui lui sont propres. Ce concept est parfois proposé pour expliquer le...
Les sources ultra-brèves de rayonnement XUV ouvrent de nouvelles applications dans différents domaines de la physique. Les harmoniques d'ordre élevé (HOE) générées par miroir plasma constituent notamment une des ces sources. Le peigne des fréquences devrait correspondre dans le domaine temporel à un train d’impulsions attosecondes, mais la mesure expérimentale de ce profil temporel est...
Les accélérateurs d’électrons sont utilisés de nos jours pour des programmes de recherche, mais aussi pour de nombreuses applications. Les cavités résonnantes constituent l’accélération conventionnelle, qui s’est diversifiée en terme de fréquence de l’onde accélératrice pour répondre aux besoins de fort gradient dans ces structures ainsi que de besoins de paquets d’électrons courts...
Les comètes sont les objets du système solaire les plus riches en matière organique. Depuis l'exploration de la comète 1P/Halley en 1986, une grande diversité de composés organiques volatils a été détectée dans leur atmosphère et la couleur sombre de leur noyau est souvent considérée comme un signe de la présence de matériau carboné complexe.
Non seulement la nature et la quantité de matière...
Les approches de la modélisation moléculaire apportent des modèles virtuels aux échelles microscopique et nanoscopique des propriétés dynamiques, structurales, électroniques et magnétiques de complexes soit isolés en phase gazeuse soit dans un environnement complexe (solvant, solide, interface,...). Le développement et l'utilisation de ces approches dans un "laboratoire virtuel" sont d'autant...
Metallic nanoparticles are keystones for the development of nanoprobes due to their Localized Surface Plasmon Resonance (LSPR) which may present an anisotropic feature if the nanoparticle or its direct environment is anisotropic [1]. This property can be exploited to probe environment, especially the circular anisotropy of a chiral surrounding medium. Moreover, this chiral environmental...
Le projet EuPRAXIA vise à produire un Rapport de Design Conceptuel prêt pour la construction, dans les années 2020, d’une Infrastructure de Recherche Européenne centrée sur un accélérateur à base de champ de sillage dans les plasmas. Cet accélérateur devra être capable de délivrer un faisceau d’électrons de 5 GeV assez fiable et stable à des applications sur site, de type laser à électrons...
La chimie de l’astate (At, Z = 85), élément chimique rare et radioactif, demeure particulièrement méconnue [1]. L’exploration de cette chimie est un sujet d’étude spécifique au site Nantais, de part l’accès aux productions du cyclotron haute intensité et haute énergie ARRONAX. A l’image des autres éléments de la famille des halogènes, il était attendu que l’astate soit en mesure de former des...
Les réactions ion-molécule peuvent être utilisées pour répondre aux questions concernant la présence de molécules organiques, et en particulier de molécules potentiellement responsables de l'origine de la vie dans l'espace [1]. Dans ces travaux, nous étudions la possibilité de former des acides aminés, tels que la glycine en phase gazeuse par réaction ion-molécule au sein d’un spectromètre de...
Here we set the general problem of ab initio calculations in prebiotic chemistry by defining chemical networks within a new topology-based definition of reaction coordinates [1]. We thus report on the first ab initio computer simulations, based on quantum physics and a fully atomistic approach, of the celebrated Miller experiment in the condensed phase. Our study [2] shows that glycine...
Les lasers ultra-intenses rendent possible la production de faisceaux d'electrons
ultra-relativistes pouvant ètre utilisés dans la génération inélastique de mésons
chargés négatifs dans un plasma ultra-dense de deuterium-tritium.
On se propose d'explorer la catalyse muonique des réactions thermonucléaires
dans des milieux ionisés de durée très brève,assurant la non-capture des mésons
chargés...
La spéciation des ions lanthanides (Ln) et actinides (An) dans les systèmes aqueux est de la plus haute importance pour la conception et le développement d’agents extractant sélectifs pour la séparation.
Parmi les techniques de spectroscopie, l'absorption UV-vis et la spectroscopie de fluorescence peuvent également être utilisées pour mieux caractériser la sphère de coordination...
La structure des êtres vivants repose essentiellement sur des architectures supramoléculaires ou des polymères constitués d'unités simples appartenant elles-même à un petit nombre de familles de molécules (lipides, acides aminés et nucléiques...).
La transition du biotique à l'abiotique a donc dû mobiliser une soupe prébiotique où de tels "building blocks" étaient abondants.
La formation de...
Pour qu’un jour les circuits plasmoniques puissent devenir une réalité, il faudra disposer d’une nanosource électrique pour ces plasmons de surface. En particulier, des plasmons de surface peuvent être excités électriquement par un faisceau d'électrons de haute énergie de l'ordre de quelques dizaines de keV (par ex., dans un microscope électronique en transmission à balayage). Cependant, un...
La structure et la réactivité des complexes de nitrate d’actinides fait l’objet de recherches approfondies car elles dictent l'élimination finale de ces métaux dans les processus industriels et l'environnement. En solution, l’étude de complexes de l’uranyle par des ions nitrates est difficile à réaliser de par la présence d’autres espèces et des effets de solvant. L’étude en phase gaz permet...
Synthesis and degradation of biological building blocks in the primitive Earth is one of the most challenging issues in the origins of life field. In this context, many works have been dedicated to address their reactivity under different plausible prebiotic conditions, including the catalytic function of mineral surfaces, the role of salts or lipid compounds, the exposure to drying/wetting...
Plasma wakefield acceleration is a promising concept for a compact electron accelerator with broad range of future applications, such as high energy physics or secondary light sources. Plasma can sustain accelerating fields > 100 GeV/m, driven by intense laser pulses (LWFA) or relativistic particle beams (PWFA). The latter one allows to overcome limitations on the accelerating length caused by...
A major question for the origin of life is the emergence and maintenance of protocells: out-of-equilibrium autocatalytic reactions enclosed in self-reproducing compartments. Example are fatty acid vesicles or coacervates. However, little is known about the coupling between autocatalytic reactions and compartment growth, and it could allow Darwinian properties (fitness, variation, reproduction...
Dans le tableau périodique, le protactinium se situe à l’intersection entre la série des actinides et le groupe 5 des éléments de transition. A son degré d’oxydation le plus stable (+5), son comportement chimique diffère de celui des actinides mais présente parfois des similitudes avec celui de Nb et Ta. En raison d’une tendance marquée à l’hydrolyse de Pa(V), conduisant à des phénomènes de...
La recherche en radiochimie fondamentale est principalement axée sur l’interaction dans l’environnement des radionucléides avec les ligands présents. Ces travaux conduisent à étudier les interactions entre actinides et ligands, afin de déterminer des données thermodynamiques et structurales des complexes formés. L’aspect simulation numérique est indispensable pour la confrontation avec...
A wide variety of optical applications and techniques require control of light polarization. To date, there has been no experimental demonstration of tunable polarization control with individual subwavelength devices.
We present and demonstrate the concept of a helical travelling-wave nanoantenna (HTN) consisting of a tiny gold-coated helix end-fired with a rectangular aperture nanoantenna...
In the fifties, Oparin imagined liquidlike compartments called
coacervates, which could have played a central role in the origin of life [1].
Although the experimental verification of this idea remained scarce for many
years, the idea resurfaced recently in various systems of biological interest
in which liquid non-membrane compartments were found. An important aspect
not tested in the...
The use of electron spectroscopies, especially in the scanning transmission electron microscope (STEM), for studying nanooptics has exploded in the last 10 years. STEM-Cathodoluminescence (CL), STEM electron energy loss spectroscopy (EELS) and more recently electron energy gain spectroscopy (EEGS) are rapidly evolving, fueled by many instrumental and theoretical developments. Here, we will...
Le projet SPIRAL 2 (Système de production d’ions radioactifs en ligne), actuellement en phase de mise en service sur le site du Ganil à Caen (Grand Accélérateur National d’Ions Lourds), permettra de produire et d’accélérer des faisceaux d’ions de haute intensité (5 mA à 40 MeV pour les deutons, et 1mA à 14,5 MeV/A pour les faisceaux d’ions lourds).
L’installation est composée principalement...
European XFEL is an international large-scale user facility for research using x-ray FEL radiation. It offers opportunities for x-ray FEL research in the x-ray range from 0.25 to 25 keV at initially six science instruments, each dedicated to a specific area of application. User operation started in 2017 after about 8 yrs of construction at two instruments for ultrafast chemical reactions and...
Ultrathin optical fibres, with diameters on the order of the propagating light
wavelength, have already proven their versatility across a variety of different areas, such as sensing, particle manipulation, cold atom physics, and as optical couplers. The intense evanescent field at the fibre waist is one of the main advantages offered by these systems as it allows us to achieve ultrahigh light...
SPIRAL2 est un accélérateur d’ions de nouvelle génération, situé au GANIL (Grand accélérateur national d’ions lourds), conçu pour la physique nucléaire.
Le design de ce projet, consistant en deux sources d’ions, un accélérateur linéaire supraconducteur qui produira des faisceaux d’ions d’une intensité exceptionnelle, et de trois salles d’expériences, ainsi que le statut du démarrage de cette...
Optical nanofibers have proven as versatile light-matter interfaces. Atoms can be trapped close to the nanofiber surface using the evanescent part of light fields propagating in the fiber [Fig.(a)]. Due to the wavelength-scale confinement, these light fields can show strong polarization gradients. Atoms then experience strong gradients of the vector ac Stark shift, which act as a spatially...
Correlative microscopy allows obtaining the better of different techniques and can overcome their mutual drawbacks.
For example, micro-photoluminescence (µPL) is a good technique to characterize the structure of a material by measuring energy level of quantum dot, quantum well or colour centres. However, in most of the case, spatial resolution is limited by diffraction (0.2-1 µm) and actual...
Since the 2000’s and the pionnering Time-Resolved X-ray diffraction experiments (TR-XRD), we can now “see” atomic motions in real time on femtoseconde time scales. Today’s challenge is not only to see but also to to “act” on matter in an ultra-fast and controlled manner. This means inducing an ultrafast permanent change, ultimately reversible, in a material. This requires a deep understanding...
The ability to separate femtosecond free electron laser pulses and recombine them with an adjustable delay has numerous scientific applications such as X-ray Photon Correlation Spectroscopy and X-ray pump X-ray probe measurements. Split-delay X-ray optics, rely on X-ray optical arrangements that offer the possibility to provide two pulses from a single FEL pulse which time separation that can...
The SPIRAL2 injector is composed of two ion sources (p/d and heavy ions up to A/Q=3, with respectively up to 5mA and 1mA CW) followed by a 730 keV.A RFQ. Beam commissioning has started in 2014 in parallel with the superconducting linac and HEBT installations. The RFQ beam commissioning started soon after the first RF conditioning done in October 2015. This paper describes the RFQ RF...
Semiconducting nanowires (NWs) are widely studied because the properties that stem from their three-dimensional, nanoscale nature open new opportunities for device design. Yet, to allow successful device integration, the quality of the NW/metal contacts and the control of carrier concentration are of paramount importance. We describe different kinds of semiconducting NW devices fabricated on...
MnAs is a semi-metal with potential for applications in the fields of magnetocalorics, spintronics and laser-driven magnetization reversal. The interest for MnAs stems from a peculiar sequence of phase transitions that are not fully understood yet. The low temperature structure is hexagonal and ferromagnetic ($\alpha$-MnAs). At 313 K, ferromagnetic order is lost and the structure becomes...
![a, Experiment setup of the polarization control of linear dipole radiation. b, a ring interferometer. c, a knot resonator.][1]
We experimentally demonstrate that a linear dipole is not restricted to emit linearly polarized light, provided that it is embedded in the appropriate nanophotonic environment. We observe the emission of various elliptical polarizations, including circularly...
L’installation NFS (Neutrons For Science) est l’une des composantes de la nouvelle installation SPIRAL-2 (GANIL, Caen). NFS sera dédiée à l’étude des réactions induites par des neutrons d’énergie comprise entre quelques centaines de keV et 40 MeV. Les caractéristiques de l’accélérateur linéaire de SPIRAL2 (ions, intensité, énergie et structure temporelle) sont particulièrement bien adaptées à...
Proteins are the molecular machines of living systems. Their function is based on structural dynamics occurring over a broad time scale from femtoseconds to seconds. The time resolution achievable with X-ray free electron lasers (XFEL), combined with the atomic sensitivity of hard X-rays, allows tracking fast structural changes in crystals and solutions of photosensitive proteins down to the...
Developing light-matter interfaces is a crucial capability with unique applications to quantum optics and quantum information networks. Our group focuses on the study of interactions between photons guided by nanoscale waveguides and arrays of trapped atoms. Nanoscale waveguides offer a compelling platform because of the tight transverse confinement of the propagating light, strong photon-atom...
L’installation SPIRAL1 a été mise en opération en 2001 et a permis la production de plus de 35 faisceaux d’ions radioactifs (FIR) de type gaz à partir de 7 éléments: He, C, O, F, Ne, Ar et Kr. En 2011, après consultation de la communauté des physiciens nucléaires, il a été décidé de modifier l’installation pour élargir la palette des ions radioactifs accessibles par les utilisateurs. Cette...
Uniform nanoparticles with a narrow size distribution, precise composition and magnetic properties are nowadays considered for applications in areas such as spintronics and recording media, which are based on the miniaturization of devices. The use of magnetic nanoparticles would reduce the size limit of one bit of information from multigrain to one single nanoparticle. Nevertheless the main...
L’amincissement des fibres optiques standard en silice par chauffage étirage permet de concevoir des fibres optiques de dimensions micrométriques voir nanométriques. Le fort champ optique évanescent offre un outil inédit et adapté aux couplages dans les guides d’onde nanométrique et à la réalisation de capteurs. La propagation des ondes élastiques comme celle des ondes optiques peuvent être...
La compréhension et la quantification des forces liant les protons et les neutrons dans les noyaux atomiques est au coeur de la physique nucléaire. Ces interactions déterminent la dynamique des collisions et sont à la base de la formulation de l’équation d’état de la matière nucléaire. Celle-ci permet la description des noyaux et sert également d’ingrédient dans la description d’objets...
Constraining shock-induced transformations of major silicates and their kinetics is necessary to constrain planetary formation models of the terrestrial planets and to understand how meteorites and planetary surfaces have been affected by repetitive shocks. The recent coupling of ultrafast in situ X-ray diffraction (XRD) and shock compression techniques (gas guns and laser facilities) enables...
Le dispositif expérimental PELIICAEN (Plateforme pour l’Étude de L’Implantation Ionique Contrôlée et Analysée à l’Échelle Nanométrique), situé au laboratoire CIMAP à Caen, vise l’élaboration, la modification et l’analyse en ligne de nanostructures.
Il est équipé d’un faisceau d’électrons focalisé (résolution < 4 nm) et d’une colonne FIB développée par Orsay-Physics. Une source d’ions de type...
Les accélérateurs laser-plasma sont basés sur la focalisation dans un plasma d’une impulsion laser ultra-intense (I > 1018 Wcm-2). Cette dernière excite dans son sillage une onde plasma qui est associée à des champs électriques d’amplitudes supérieures à 100 GV / m, soit 3 ordres de grandeur plus grands que ceux obtenus dans les accélérateurs à cavités métalliques. Le principe de...
Au cours de cette présentation, nous explorerons les opportunités offertes par les métasurfaces optiques à semi-conducteurs grands gaps [1-3]. Plusieurs approches de nanofabrications seront discutées, allant de la gravure directe à la sublimation de métastructures de GaN sur des petites (200µm2) et des grandes surfaces (cm2)[4-6]. Nous discuterons également nos travaux sur la collimation et le...
La détection des contreparties électromagnétiques (sursauts gamma et kilonova) de GW170817 nous a mis face à face à la puissance de l'astrophysique multi-messagère pour étudier la physique des phénomènes extrêmes dans l'univers. Les observations obtenues par les deux messagers (gravitationnel et électromagnétique) nous ont permis de confirmer les théories concernant les progéniteurs et la...
The discovery of “almost room temperature” superconductivity in a high-pressure hydride, LaH10, [1] is a spectactular demonstration of a new approach to search for superconductors, which combines high pressures, computational methods for crystal structure prediction and superconductivity. [2]
In my talk, I will review the current theoretical understanding of the field of superconductivity in...
