Physique, chimie, nanosciences et matériaux autour des grands instruments
L'objectif Utiliser les neutrons pour étudier les propriétés de la matière : c'est la mission du Laboratoire Léon Brillouin (LLB).
Physique de la matière condensée, étude par l’interaction rayonnement matière
Les grandes installations de l’IRAMIS, telles que les spectromètres de diffusion, de diffraction et les stations d’imagerie de neutrons du LLB ou l’accélérateur SIRIUS du LSI, sont particulièrement adaptées à l’étude des propriétés physiques de la matière condensée.
Ces études sont, en général, menées en collaboration étroite avec des laboratoires extérieurs qui maîtrisent la synthèse des matériaux. Elles peuvent concerner les propriétés structurales de la matière condensée (changement de phase, structure locale des liquides ou des matériaux), les propriétés magnétiques des solides, de transports électroniques, en particulier dans le cas de supraconducteurs ou des matériaux multi-ferroïques. Dans ces derniers cas, la capacité de pénétration des neutrons et le spin de ce dernier en font une sonde extrêmement riche de la matière.
Etudes environnementales par faisceaux d’ions
Comme les stations d’irradiation et d’études en ligne à base de faisceaux d’ions de l’IRAMIS sont ouvertes aux communautés nationales et internationales, un certain nombre d’études collaboratives y sont menées pour caractériser des matériaux naturels, tels que des roches volcaniques ou des éléments de comètes. De façon complémentaire, il est aussi possible d'analyser en laboratoire la réactivité de petites molécules ou d’agrégats sous bombardement ionique, afin de comprendre l'évolution de la matière dans les hautes couches de l’atmosphère ou dans l’espace interstellaire.
L’étude des défauts aux différentes échelles est un thème fédérateur pour les équipes du LSI, tant au plan expérimental que théorique, et regroupe les études sur :
- défauts à l’échelle atomique dans les verres, les semi-conducteurs III-V que nous pouvons identifier finement grâce aux développements instrumentaux en cours ;
- défauts d’irradiation dans les semi-conducteurs de cellules solaires spatiales dont nous étudions la dégradation des performances ;
- désordre protonique inter-couche dans les hydroxydes lamellaires et conséquences vis-à-vis de la réactivité.
Un deuxième thème se greffe naturellement sur ce premier axe, en regroupant les projets liés à la structuration de la matière :
- pour la conception de nouveaux matériaux et interfaces optimisés du point de vue des propriétés, en jouant sur les défauts ponctuels ou étendus,
- l’étude de la structure cristalline de composés sulfo-alumineux et de ses conséquences sur la réactivité.
A cette thématique s'ajoute l’étude de la structuration des verres phosphates par irradiation.
De par leur activité de Recherche Fondamentale, les chercheurs de l'IRAMIS sont très présents autour des Grands Instruments de la Recherche français et étrangers : le Laboratoire Léon Brillouin (LLB), au sein de l'IRAMIS, et l'Institut Laüe-Langevin, les synchrotrons (SOLEIL, ESRF, ELETTRA....) ou encore le GANIL avec les sources d'ions du CIMAP.
Les plateformes LASER du LIDYL font parties de LASERLAB-EUROPE (Integrated Initiative of European Laser Research Infrastructures). Les compétences en neutronique du LLB contribuent à la réalisation de 6 instruments autour de la source de neutrons européenne à spallation ESS.
Les grandes installations de l’IRAMIS, telles que les spectromètres de diffusion, de diffraction et les stations d’imagerie de neutrons du LLB, sont particulièrement adaptées à l’étude des propriétés physiques de la matière condensée.
Ces études sont, en général, menées en collaboration étroite avec des laboratoires extérieurs qui maîtrisent la synthèse des matériaux. Elles peuvent concerner les propriétés structurales de la matière condensée (changement de phase, structure locale des liquides ou des matériaux), les propriétés magnétiques des solides, de transports électroniques, en particulier dans le cas de supraconducteurs ou des matériaux multi-ferroïques. Dans ces derniers cas, la capacité de pénétration et les propriétés de spin des neutrons en font une sonde extrêmement riche de la matière.
Large facilities at IRAMIS, such as diffusion or diffraction spectrometers and neutron imaging stations at LLB, are particularly suitable to investigate physical properties of condensed matter.
These studies are generally driven in close collaboration with external laboratories able to elaborate the materials. They may concern the structural properties of condensed matter (phase transitions, local structure of liquids or materials), the magnetic properties of solids, electronic transport, in particular in the case of superconductors or multi-ferroïc materials. In the latter case, the penetration depth and the spin properties of neutrons make them an extremely rich probe.
