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Voyage de presse : Visite de l’Institut Néel - Grenoble

3 – 4 avril 2013

DOSSIER DE PRESSE

© CNRS/Philippe Jammet

Contacts presse Muriel Ilous l T 01 44 96 43 09 l [email protected] Ornella Piu l T 01 44 96 43 90 l [email protected]

Voyage de presse Institut Néel – 3-4 avril 2013

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Sommaire > Programme du voyage de presse > L’Institut Néel > Le bâtiment Nanosciences > Les thématiques de recherche

- Croissance cristalline

- Graphène - « La Commission européenne sélectionne le projet phare de recherche Graphène », communiqué de presse, 28 janvier 2013 - « Un matériau hybride supraconducteur à base de Graphène », actualité de l’Institut de physique du CNRS (INP), juin 2012

- Nanoélectronique - « Mesure des déformations et des contraintes dans un système nano-électromécanique », actualité de l’INP, février 2012 - « Un système nano-mécanique hybride », actualité de l’INP, décembre 2011

- Physique des basses températures - Portrait d’Alain Benoît - Plaquette Médaille de l’Innovation 2012 - « Planck dévoile une nouvelle image du Big Bang », communiqué de presse, 21 mars 2013 - « Un mode de roton dans un liquide de Fermi à deux dimensions », actualité de l’INP, mars 2012

- Energie - « Energie renouvelable : des nanotubes pour tirer le meilleur de l’énergie osmotique », communiqué de presse, 27 février 2013 - « Sonder l’aimantation d’un noyau atomique unique avec un transistor moléculaire », actualité de l’INP, décembre 2012 - « Réservoirs à hydrogène : une innovation solide », actualité de l’INP, octobre 2012 - CNRS Le Journal, dossier de mars-avril 2013 « Energies : comment les stocker ? » > La délégation Alpes du CNRS > L’Institut de physique du CNRS > 2012, une année avec l’Institut de physique du CNRS


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Programme du voyage de presse

Visite de l’Institut Néel - Grenoble Mercredi 3 avril 2013 18h37 : Départ de Paris Gare de Lyon 21h37 : Arrivée en gare de Grenoble Transfert à pied à l’hôtel « Suisse et Bordeaux » Jeudi 4 avril 2013 8h : Départ de l’hôtel, trajet en bus jusqu’à l’Institut Néel 8h30 – 9h : Café. Accueil par Jérôme Vitre, délégué régional de la délégation Alpes du CNRS, et présentation de l’Institut Néel par son directeur, Alain Schuhl. 9h – 10h : Bâtiment Nanosciences Visite et présentation des caractéristiques exceptionnelles et uniques en Europe de ce nouveau bâtiment. (Philippe Gandit, Benoit Sage, Alain Schuhl et Philippe Jammet) 10h – 10h45 : Croissance cristalline Le laboratoire développe une activité de croissance de cristaux massifs de premier ordre au niveau national. (Alain Ibanez, Pascal Lejay, Bertrand Menaert) Production de cristaux de très haute qualité, pour la compréhension de nombreuses propriétés

physiques des matériaux (optique, supraconductivité, magnétisme) Conception de machines de croissance innovantes, en partenariat avec la société Cyberstar

10h45 – 11h45 : Graphène L’Institut Néel est un des laboratoires français impliqué dans le projet phare européen de recherche « flagship » Graphène, dont l’objectif est de développer les applications du graphène, et plus largement de la famille des matériaux bidimensionnels. (Vincent Bouchiat, Johann Coraux, Pierre Mallet, Cornélia Schwarz) Comment le graphène se couple au carbure de silicium Des membranes monoatomiques de graphène gonflées comme des ballons pour comprendre ses

propriétés Croissance de graphène sur cuivre, une technique utile pour l’électronique souple


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11h45 – 12h30 : Nanoélectronique L’essor des nanosciences, et d’une manière générale le besoin de miniaturiser les dispositifs et sondes pour fournir des objets de recherche novateurs, ont amené le laboratoire à développer une politique ambitieuse en micro/nanofabrication depuis plus de deux décennies. (Hervé Courtois, Olivier Buisson, Julien Pernot) La nanoélectronique quantique crée et manipule des atomes artificiels Des transistors en… diamant, un semi-conducteur très robuste

12h30 – 14h : Déjeuner en compagnie d’Alain Schuhl et des équipes de l’Institut Néel. 14h – 15h : Physique des basses températures Mise au point de procédés technologiques permettant de refroidir les instruments de détection utilisés dans les plateformes satellites (comme Planck) et les grands télescopes, afin d’en augmenter leurs performances. (Etienne Wolf, Alain Benoît, Philippe Camus) Nouveaux prototypes développés pour de futures missions spatiales Projet Nika : nouveau type de caméra, utilisant des détecteurs supraconducteurs, pour imager le

ciel dans le domaine millimétrique avec une résolution et une sensibilité inégalées

15h – 16h : Energie Les progrès des matériaux et les nouveaux effets abordés à l’Institut Néel permettent de suggérer des solutions pour la production, le transport et la transformation de l’énergie, ainsi que pour son stockage. Les chercheurs travaillent dans ce domaine en forte synergie avec les autres laboratoires du site et de nombreux partenaires industriels. De nouveaux concepts pour optimiser la conversion photovoltaïque (Henri Mariette) Des aimants à haute performance pour l’énergie verte (Nora Dempsey)

16h – 16h30 : Clôture de la journée en compagnie d’Alain Schuhl. 16h30 : Départ de l’Institut Néel, trajet en bus 17h15 : Départ de la gare de Grenoble, arrivée à Paris Gare de Lyon à 20h23


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L’Institut Néel L’Institut Néel est un laboratoire de physique de la matière condensée riche d’une forte composante interdisciplinaire en chimie, ingénierie et biologie. Cette unité propre de recherche du CNRS créée en 2007 s’appuie sur un socle d’expertises technologiques pour couvrir de vastes domaines scientifiques : supraconductivité, fluides quantiques, nouveaux matériaux, cristallographie, science des surfaces, nano-électronique quantique, nano-mécanique, optique, magnétisme… L’Institut Néel est un jeune laboratoire de recherche fondamentale du CNRS issu de la fusion de quatre laboratoires du campus scientifique grenoblois1 et de l’accueil de plusieurs équipes de deux autres laboratoires de physique de Grenoble. Il regroupe environ 500 personnes : chercheurs, enseignants-chercheurs, ingénieurs, techniciens, doctorants et étudiants. Le laboratoire est organisé en trois départements en forte interaction : Le département Matière Condensée – Matériaux et Fonctions (MCMF) développe une recherche fondamentale en sciences des matériaux qui porte sur l’élaboration, les caractérisations cristallographiques ou spectroscopiques et la modélisation. Les propriétés et applications visées sont le stockage et la conversion de l’énergie, le magnétisme, la supraconductivité, la catalyse, la spintronique, l’optique non linéaire, la plasmonique, l’étude des composés multiferroïques mais aussi les matériaux mis en jeu pour l’environnement, la santé et le patrimoine. Il s’appuie sur une forte connexion avec les grands instruments ESRF (European Synchrotron Radiation Facility), SOLEIL, ILL (Institut Laue-Langevin). Le département Nanosciences (NANO) étudie les propriétés physiques de nanostructures : transport, magnétisme, nano-mécanique, optique, etc. Ces nanostructures sont réalisées à partir de matériaux très variés choisis pour leurs propriétés spécifiques : semi-conducteurs originaux, supraconducteurs, métaux, matériaux ou molécules magnétiques. Leur mise en forme à l’échelle nanométrique - couches moléculaires, nanofils, nanotubes, boîtes et points quantiques - permet de réaliser de nouvelles fonctions issues des aspects les plus fondamentaux de la physique quantique. L’axe central du département Matière Condensée – Basses Températures (MCBT) est l’étude expérimentale et théorique des propriétés fondamentales de la matière aux très basses températures (magnétisme, supraconductivité, systèmes à fortes corrélations, fluides et systèmes quantiques), et de leurs applications (électrotechnique supraconductrice, développements cryogéniques). L’expertise développée autour de ces sujets est également mise à profit dans des collaborations autour de thématiques transversales : turbulence, origine de l’univers, recherche de la matière noire, étude physique de systèmes biologiques, etc.

1 Centre de recherches sur les très basses températures, Laboratoire de cristallographie, Laboratoire d’étude des propriétés électroniques des solides et Laboratoire Louis Néel.


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Immergé dans un site scientifique unique, l’Institut Néel bénéficie d’un réseau de liens solides formés entre les laboratoires grenoblois du CNRS, l’Université Joseph Fourier, l’école d’ingénieurs Grenoble INP, le CEA et les grands instruments européens. Le personnel du laboratoire participe de façon importante aux enseignements d’une grande diversité de cursus ainsi qu’au pilotage de plusieurs écoles thématiques européennes et internationales2. L’institut, qui forme à la recherche une centaine de doctorants par an, s’investit dans de nombreuses collaborations nationales et internationales et tient toute sa place dans les programmes européens de recherche et développement tels que Nanoscience, Matériaux et procédés, Technologies de l’information et de la communication. Très impliqué dans la valorisation de ses résultats, l’Institut Néel collabore avec différents acteurs économiques et industriels, s’inscrivant parfaitement dans la tradition grenobloise de liens forts entre recherche fondamentale et développement technologique innovant. Les chercheurs du laboratoire sont à l’origine de plusieurs dizaines de licences et de brevets actifs, de contrats de recherche avec les grands laboratoires de développement grenoblois, de la création de start-up et d’une dizaine de partenariats directs avec des entreprises, PME et grands groupes. Contacts : Alain Schuhl Directeur de l’Institut Néel [email protected] Quentin Richard Chargé de communication de l’Institut Néel 04 76 88 74 08, [email protected]

2 European School On Nanoscience and Naotechnologies, Higher European Course for Users of Large Scale Experimental Systems, European School of Magnetism, Cryocourse…


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Le bâtiment Nanosciences Le bâtiment Nanosciences de l’Institut Néel sera inauguré le 12 avril 2013. Son originalité ? Il a été spécialement conçu pour limiter au maximum l’influence des vibrations mécaniques et des perturbations électriques, acoustiques, thermiques, hygrométriques et magnétiques sur les expérimentations qui y seront réalisées. Financé dans le cadre du Contrat de Projets Etat-Région (CPER 2007-2013), ce nouveau bâtiment aux caractéristiques exceptionnelles et uniques en Europe, permettra aux équipes de recherche du laboratoire de rester au plus haut niveau mondial dans des domaines aussi variés que l’information quantique, la cristallogenèse, la microscopie, l’optique et la nanofabrication.

© Institut Néel Le bâtiment Nanosciences, mars 2013. Les nanosciences font partie des recherches phares de l’Institut Néel, qui développe et utilise des équipements scientifiques spécifiques permettant de fabriquer, d’observer et d’étudier des échantillons de plus en plus petits, tendant vers l’échelle atomique. Cependant à ce jour, les performances des équipements scientifiques sont limitées par les caractéristiques intrinsèques des locaux qui les abritent en termes de vibrations, d’acoustique, de contrôle de l’atmosphère (stabilité de température, hygrométrie) ou de perturbations électromagnétiques. Le bâtiment Nanosciences a donc été conçu afin de répondre aux exigences de ces technologies, pour lesquelles l’environnement de l’échantillon est particulièrement sensible, mais aussi pour que les différentes expériences ne se perturbent pas mutuellement. Pour limiter les vibrations, la moitié du sous-sol est occupée par des massifs en béton (soit le tiers des 9000 tonnes de béton totales). Sur ces massifs sont disposés 33 plots, où sont installées les expériences


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au niveau du rez-de-chaussée. À l’étage, 27 dalles de 4 m² (2,5 tonnes) montées sur ressort permettent d’isoler d’autres expériences. De plus, les servitudes pouvant générer des vibrations (escalier, locaux techniques, toilettes) sont découplées par des joints de la structure principale, et il n’y a pas d’ascenseur dans ce bâtiment. Enfin, toutes les tuyauteries ont été montées sur plus de 3000 ressorts. Ainsi, le niveau de vibration atteint est 100 fois plus faible que dans les anciens locaux.

© C. Frésillon/CNRS Photothèque Système de plots en béton (sous-sol) sur lesquels sont disposées les expériences au rez-de-chaussée (photo de droite).

L’isolation phonique a été renforcée par des parois de 30 cm en béton sur l’extérieur et des cloisons de 18 cm à l’intérieur. Les portes pèsent 100 kg chacune, et des « pièges à son » sont disposés sur les gaines de soufflage. Les équipements consommant beaucoup d’énergie, notamment les fours de croissance cristalline, ont été éloignés au maximum des microscopes électroniques (à balayage, à transmission, à force atomique ou à effet tunnel). Afin d’éviter le Wifi, perturbateur en terme de rayonnement électromagnétique, 400 prises réseaux ont été installées (une prise tous les 5 m²). Les armatures des cloisons des salles de microscopie ont été reliées à la terre. Chaque salle d’expérience dispose d’une terre indépendante de la terre électrique. Des compensations électromagnétiques ont été installées autour des microscopes électroniques. La température et l’hygrométrie de l’air sont contrôlées et la qualité énergétique du bâtiment permet une évolution très lente de la température en fonction des conditions climatiques externes. L’air est traité suivant les pièces par 3 centrales d’air : deux de 20 000 m3/h et une de 7 000 m3/h. Dans certaines salles l’air est traité toutes les 3 minutes avec un taux de renouvellement de 30%. L’hygrométrie, la pression et la température des salles sont contrôlées par 800 points de mesures. Le chauffage et la climatisation sont assurés par une pompe à chaleur de 500 kW. Pour cela il a fallu mettre en œuvre 6 km de tubes en acier et 16 tonnes de gaines.


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En toiture, 20 extracteurs permettent grâce à 1 km de tube PVC, de faire fonctionner les hottes. L’azote sec et l’air comprimé sont distribués par un réseau de 2 km de tubes en inox. Enfin, l’hélium gazeux des expériences est récupéré pour reliquéfaction par un réseau de 850 mètres de tubes en acier inoxydable.

© C. Frésillon/CNRS Photothèque Sous-sol du bâtiment Nanosciences. La surface hors d’œuvre nette construite est de 3 732 m² dont 2 600 m² pour le bâtiment expérimental répartis sur deux niveaux et un sous-sol. Au-delà du nouveau bâtiment, une surélévation de deux coursives permet de créer des bureaux pour accueillir les chercheurs et les étudiants. Enfin, un espace de convivialité a été créé près de la salle de séminaires, dans le but de favoriser l’organisation de colloques et l’accueil de visiteurs dans les meilleures conditions. Les espaces libérés par les expériences qui ont déménagées dans le nouveau bâtiment sont complétement réhabilités. Coût total (CPER 2007-2013) : 17,05 M€ dont 3,31 M€ d’équipements scientifiques. Partenaires : Etat : 7,9 M€ ; CNRS : 6,15 M€ ; région Rhône-Alpes : 2 M€ ; ville de Grenoble : 0,5 M€ ; communauté d’agglomération Grenoble - Alpes Métropole : 0,5 M€ L’architecte Philippe Jammet a conçu et dessiné le projet. Son cabinet d’architecture a également assuré la maîtrise d’œuvre, en association avec : l’entreprise Technip TPS pour les parties techniques et constructives ; et différents bureaux d’études comme ER2i pour la structure, AVLS pour les vibrations, ACOUPLUS pour l’acoustique ou encore Ginger CEBTP pour l’étude des sols. Enfin, ce nouveau bâtiment a été réalisé d’après un programme établi par l’entreprise ARP.


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Capsule temporelle du bâtiment Nanosciences Dans le cadre de la pose de la première pierre du bâtiment Nanosciences, le 3 octobre 2012, une capsule temporelle a été enfouie dans l’un de ses massifs en béton. Une plaque y est fixée pour indiquer sa présence aux futures générations. Une capsule temporelle est une œuvre de sauvegarde collective de biens et d'informations, comme témoignage destiné aux générations futures. Elle peut être : involontaire (comme à Pompéi) ; programmée pour être récupérée à une certaine date (souvent 10, 100, ou 1 000 ans après) ; ou bien non programmée c’est-à-dire sans aucune instruction particulière sur sa récupération, comme celle du bâtiment Nanosciences. Selon certains historiens, la plupart des capsules temporelles ne fournissent pas d'informations historiques utiles. Elles ne contiennent généralement que des artefacts de valeur limitée pour les futurs historiens. Ils suggèrent que des objets décrivant les vies quotidiennes des populations – telles que des notes personnelles, des images et d'autres documents – augmenteraient considérablement la valeur des capsules temporelles. C’est ce qui a motivé le choix des deux œuvres présentent dans la capsule temporelle de l’Institut Néel : « Mémoires humaines » et « Mémoire de diamant ». « Mémoires humaines » est un livret contenant 13 portraits de personnes travaillant sur ce site. Les hommes et les femmes qui y figurent ont tous répondu aux mêmes questions, les amenant à témoigner sur leurs activités dans les unités du CNRS, leurs visions sur Grenoble, la France et enfin sur l’actualité internationale. « Mémoire de diamant » est un substrat monocristallin de silicium (50 mm de diamètre et 0,25 mm d’épaisseur) sur lequel est déposée une fine couche de diamant. Sur ce disque, des informations (images, textes, motifs et symboles) lisibles à plusieurs échelles ont été gravées grâce à plusieurs techniques : lithographie optique pour l’échelle centimétrique, lithographie laser pour l’échelle micrométrique et lithographie électronique et ionique pour l’échelle nanométrique. Cet objet retrace la richesse des recherches menées à l’Institut Néel et devra permettre aux générations futures de qualifier la technologie actuelle. Contacts : Philippe Gandit, chercheur CNRS à l’Institut Néel, responsable du suivi des travaux [email protected] Benoît Sage, responsable du service technique et logistique de la délégation Alpes du CNRS [email protected]


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Les thématiques de recherche Croissance cristalline

L’Institut Néel développe une activité de croissance de cristaux massifs de premier ordre au niveau national, tant au niveau du nombre de chercheurs, ingénieurs et techniciens impliqués sur cette thématique, qu’en termes d’équipements originaux dans le domaine de la croissance cristalline et de la mise en forme des monocristaux. Cette activité concerne l’élaboration de monocristaux très variés, principalement de types oxydes et intermétalliques. L’objectif est de produire des cristaux de très haute qualité qui sont les échantillons les plus adaptés pour la compréhension de nombreuses propriétés physiques des matériaux : optique pour la génération de nouveaux lasers, supraconductivité, magnétisme ou piézoélectricité1. Cette activité donne lieu à de nombreuses collaborations nationales, internationales et notamment avec des équipes des grands instruments (ILL, ESRF, Laboratoire Léon Brillouin (LLB, CEA/CNRS)). Ces cristaux sont élaborés soit en solutions proches de la température ambiante, soit à hautes températures par fusion des composés (1 000°C – 2 000°C). Le laboratoire dispose d’un parc instrumental très vaste comprenant une vingtaine de fours mettant en œuvre les principales techniques de cristallogenèse (techniques Czochralski et Bridgman ; fours à image, à fusion de zone laser, à arcs et méthode de flux). Des dispositifs combinant diffractomètres à rayons X, scies et machines de rodage permettent de réaliser l’orientation des cristaux dans l’espace ainsi que leur usinage dans des géométries variées (parallélépipèdes, cylindres ou sphères), adaptées aux besoins des études physiques.

1 Propriété que possèdent certains corps de se polariser électriquement sous l’action d’une contrainte mécanique et, réciproquement, de se déformer suite à l’application d’un champ électrique.

© Institut Néel Orientation, découpe et polissage de monocristaux à propriétés optiques laser.

© Institut Néel Monocristal de Langasite de formule Pr3Ga5SiO14.


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Depuis de nombreuses années, l’Institut Néel est activement impliqué dans la conception de machines originales de croissance cristalline. Cette activité donne lieu à des transferts technologiques en partenariat avec la société Cyberstar, spécialisée dans ce type d’équipements. Un partenariat sur des projets de recherche en cristallogenèse avec la société Cristal Laser, premier producteur européen de cristaux pour l’optique non linéaire, dont l’institut est cofondateur, est également en cours de développement.

© Institut Néel Four à images développé en partenariat industriel avec la société Cyberstar (14 unités vendues au niveau international).

© Institut Néel Four Tri-Arcs UHV ayant fait l’objet d’un transfert technologique vers la société Cyberstar (une unité installée à l’université de Warwick).

Enfin, le laboratoire joue un rôle majeur dans l’animation de deux réseaux technologiques de la Mission ressources et compétences technologiques (MRCT) du CNRS : le réseau Cristaux massifs, micro-nano-structures et dispositifs pour l’optique (http://cmdo.cnrs.fr/) et le réseau Technologies et procédés de croissance cristalline (http://cristech.cnrs.fr/). Pour en savoir plus : http://neel.cnrs.fr/spip.php?rubrique75 Contacts : Alain Ibanez, [email protected] Pascal Lejay, [email protected] Bertrand Menaert, [email protected]


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Les thématiques de recherche Graphène

Le graphène, un matériau du futur ? Le graphite est une des multiples formes simples que peut prendre l’élément chimique présent dans tous les êtres vivants : le carbone. Sa structure, connue depuis bien longtemps des chimistes, est constituée de plans monoatomiques de carbone liés par un réseau cristallin en nid d’abeilles, empilés les uns sur les autres à la manière d’un mille-feuille… Il y a 7 ans, les chercheurs ont réussi à isoler un seul de ces plans et à l’étudier en tant qu’objet individuel : le graphène était né. Le graphène est donc un plan de carbone atomiquement fin, stable à l’air et relativement manipulable et transférable sur tout autre matériau. Ce cristal à deux dimensions possède des propriétés optiques, thermiques, mécaniques et électroniques très originales que lui confère sa structure ultimement fine. Ses propriétés électroniques sont à la frontière entre un métal et un semi-conducteur. En effet, il conduit bien le courant électrique mais la quantité de charge disponible pour le transport dépend fortement des conditions extérieures. Les électrons s’y déplacent à très grande vitesse tout en restant en surface puisqu’il n’y a aucun volume disponible : ils sont donc très sensibles à l’environnement chimique ou électromagnétique, et peuvent également interagir avec des éléments chimiques placés en surface. Cette sensibilité peut être mise à profit pour réaliser des transistors ultra-rapides et des capteurs physico-chimiques. Plusieurs équipes de l’Institut Néel synthétisent du graphène suivant différentes techniques de croissance : croissance catalytique à la surface du cuivre par craquage à haute température d’une vapeur de méthane et d’hydrogène ; condensation du carbone à la surface du carbure de silicium (SiC) chauffé sous vide. Le feuillet de graphène est ensuite reporté sur un substrat de verre, de plastique ou de silicium permettant d’étudier ses propriétés optiques, mécaniques et électriques par diverses méthodes. Par exemple, connecté à des électrodes, les chercheurs mesurent sa conductance électrique dans des conditions extrêmes, notamment à très basse température ou sous un haut champ magnétique, pour révéler les interactions entre électrons qui sont régies par des lois spécifiques à ce matériau.


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© Institut Néel (2013) Bâti de croissance de graphène sur métal.

© Institut Néel (2013) Fleurs de graphène obtenues par décomposition du méthane sur une surface de cuivre.

© Institut Néel Groupe ultra-vide de préparation et d’analyse de couches de graphène sur SiC. La chambre de préparation est au premier plan. La chambre en arrière-plan contient le microscope à effet tunnel pour l’étude des échantillons.

© Institut Néel Microscope à effet tunnel sous ultra-vide pour analyser la structure et les propriétés électroniques des couches de graphène sur SiC.


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© Institut Néel (2007) Image au microscope à effet tunnel (STM) de la structure atomique en nid d’abeille d’un monoplan de graphène sur SiC (paramètre de maille 0,246 nm).

© Institut Néel (2013) Image au microscope à force atomique (largeur de l'image : 30 µm) d’une étoile de graphène obtenu par croissance sur cuivre (vapeur de méthane et d'hydrogène chauffée à 1000°C).

De nouvelles expériences et des applications inattendues pourront voir le jour avec le graphène. Parmi les exemples récents obtenus à l’Institut Néel : un oscillateur, suspendu à la manière d’une membrane formant des peaux de tambour. Ce « tambour » en graphène est susceptible de vibrer à très haute fréquence sous l’action de micro-ondes. Il pourrait également être reporté sur une vitre formant une peau étanche, transparente et conductrice, pour des affichages numériques.

© Institut Néel

Membrane de graphène suspendue sur un trou cylindrique de 2 µm de diamètre prise au microscope à force atomique sous vide (200 mbar). Ce "tambour" est capable de piéger l'air et de rester étanche : le gaz contenu à l'intérieur du tambour gonfle la membrane sans la rompre.

Pour en savoir plus : http://neel.cnrs.fr/spip.php?article977 Contacts : Vincent Bouchiat, [email protected] Pierre Mallet, [email protected] Johann Coraux, [email protected] Cornelia Schwarz, [email protected]

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Institut de PhysiqueCNRS - Campus Gérard Mégie3 rue Michel-Ange, 75794 Paris Cedex 16T 01 44 96 42 [email protected]/inp

Institut de physiqueActualités scientifiques

Illustration du bandeau : © CNRS Photothèque/CEA - COLSON Dorothée, BONNAILLIE P.

Un matériau hybride supraconducteur à base de GraphèneJuin 2012

En déposant des nanoparticules d’étain sur une feuille de graphène, des physiciens grenoblois ont obtenu un matériau hybride supraconducteur qu’il est possible de rendre isolant par simple application d’un champ électrique transverse. Ce travail, publié dans la revue Nature materials apporte de nouveaux éléments sur la transition de phase quantique entre la supraconductivité et l’état isolant. Ces résultats confirment l’intérêt du graphène dans la réalisation de nouveaux dispositifs hybrides aux propriétés spécifiques, comme le prouve la réalisation par les auteurs d’un transistor supraconducteur à effet de champ.

Dans ce travail, les physiciens de l’Institut Néel (CNRS) à Grenoble ont fabriqué un matériau composite qui, grâce à un excellent contact électrique, combine deux propriétés provenant respectivement du graphène et de l’étain. Le graphène, un monofeuillet d’atomes de carbone, voit sa conductivité électrique augmenter très fortement en présence d’un champ électrique tandis que l’étain devient supraconducteur en dessous de 3,7 Kelvin. Sous l’effet de la décoration par les particules d’étain, le graphène devient supraconducteur par effet de proximité : l’onde quantique macroscopique caractéristique de la supraconductivité ne se forme pas spontanément dans le graphène, mais ce matériau transporte une telle onde dès lors qu’il est en contact intime avec un matériau supraconducteur. En déposant des nanoparticules d’étain d’une centaine de nanomètre de large sur une feuille de graphène de quelques millimètres

carrés, les chercheurs ont permis à ce matériau de se comporter comme un supraconducteur à très basse température. La supraconductivité des îlots formés par les nanoparticules d’étain produit une onde quantique cohérente qui percole d’îlot en îlot dans tout l’échantillon de graphène. Par ailleurs, le graphène est très sensible au champ électrique, ce qui permet de faire varier sa résistance électrique en modifiant la densité de porteurs de charge. L’effet du champ électrique est alors de contrôler précisément la quantité maximale de courant supraconducteur pouvant circuler sans dissipation. Cet effet est assez marqué pour qu’au-delà d’un champ seuil, le graphène n’autorise plus le passage de supercourant et devienne un isolant extrêmement résistif. La caractérisation détaillée de ce changement d’état met en évidence des phénomènes encore mal connus de la matière condensée tel que la localisation des paires de Cooper et la percolation de la phase supraconductrice suivant un mécanisme non classique. Enfin, le graphène décoré offre un système « hybride » modèle pour l‘étude des transitions de phase électroniques.

Electrical control of the superconducting-toinsulating transition in graphene–metal hybrids, Adrien Allain, Zheng Han et Vincent Bouchiat, Nature Material, (2012)

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Vincent Bouchiat, chercheur

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•Institut Néel - CNRS Univ. Paris-Sud - CNRS

Informations complémentairesVue d’artiste réalisée à partir d’une image d’un échantillon par microscopie à Force Atomique montrant la percolation des électrons supraconducteur dans le graphène décoré par des nanoparticules d’étain. © Zheng Han

Photographie de l’échantillon montrant sa taille macroscopique et les élec-trodes d’or permettant la mesure électrique. © Vincent Bouchiat

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Les thématiques de recherche Nanoélectronique

Atomes artificiels Avec la réduction de leur taille, les propriétés des circuits électroniques diffèrent considérablement des lois classiques de l'électronique pour entrer dans le monde quantique. Plutôt que de considérer les effets quantiques comme des effets limitatifs, la recherche en nanoélectronique quantique a pour objectif de comprendre et développer de nouvelles fonctionnalités. Le dynamisme actuel de cette thématique provient des multiples découvertes ou avancées associées à ce domaine, qu’il s’agisse de nouveaux matériaux, de nouvelles techniques de nanofabrication, de contrôle et de mesure, de nouveaux concepts et de modélisation. Ainsi, depuis une dizaine d’années, la physique des circuits électroniques a franchi un nouveau cap par la réalisation de circuits ayant des propriétés très proches des atomes individuels. Ces circuits électroniques sont macroscopiques mais obéissent aux lois du monde quantique qui avaient été développées pour décrire le monde infiniment petit des atomes, des molécules ou des noyaux nucléaires. Ces circuits apparaissent comme des atomes artificiels et leurs états électroniques sont décrits par des états quantiques. Ils bénéficient, contrairement aux atomes, d’une très grande flexibilité puisque leurs propriétés peuvent être contrôlées par les caractéristiques des circuits ou bien par les champs extérieurs appliqués. Il est ainsi possible de manipuler les états quantiques des circuits supraconducteurs, ou d’un électron, ou d’un spin unique piégé dans une boite semi-conductrice, et ce de façon cohérente. Il est dorénavant aussi envisageable de créer des paires d’électrons enchevêtrés ou de générer un faisceau d’électron unique. Ces atomes artificiels permettent d’accéder à de nouvelles expériences en mécanique quantique. Ils s’avèrent aussi être des systèmes modèles pour créer, analyser, tester des nouvelles propriétés dans le domaine de la nanoélectronique quantique. Finalement, ces atomes artificiels pourraient être la brique de base pour tester les concepts de l'information quantique. Pour en savoir plus : http://neel.cnrs.fr/spip.php?rubrique50


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© Institut Néel Circuit électronique supraconducteur.

Ce circuit électronique indiqué par une ligne discontinue rouge se comporte comme un atome artificiel. Les électrons circulent dans ce circuit comme les électrons d’un atome autour d’un noyau et sont régis par les lois de la mécanique quantique. Les énergies de ce circuit sont quantifiées et peuvent être très bien contrôlées par la ligne de contrôle de courant (flèche noire) et de flux (flèche bleue). Ce circuit présente des fluctuations de courant de point zéro. Son état électronique peut, par effet tunnel, passer dans un autre état électronique, mais aussi son état électronique peut être une superposition des deux états simultanément. Les expériences quantiques dans les atomes artificiels doivent être menées à très basses températures, proches du zéro absolu.

Le schéma au premier plan illustre les expériences réalisées à l’Institut Néel. Dans ce circuit électronique quantique (photo en arrière-plan), les énergies des états électroniques localisés dans le potentiel d’énergie (ligne continue noire) sont quantifiées (lignes rouges) et correspondent à différents états électroniques du circuit (par exemple sens du courant dans la boucle ou amplitude des oscillations de courant). L’état électronique peut être au repos (minimum d’énergie indiqué par la boule bleu foncé) ou bien dans un état excité (boule jaune). L’application de photons micro-ondes (flèches oranges) permet de contrôler avec précision ses différents états. Le circuit peut aussi être dans une superposition de deux états différents. L’état « jaune » peut aussi traverser la barrière d’énergie par effet tunnel. Cette propriété a été utilisée pour mesurer ce circuit.

© Institut Néel

Circuit quantique et atome artificiel supraconducteurs.

La photo prise au microscope électronique montre un circuit en cours de procédé. En insert, coupe verticale montrant l’ouverture de la résine obtenue après exposition électronique, développement et évaporation du métal supraconducteur (aluminium). Le métal supraconducteur est déposé soit sur le substrat en silicium soit sur la résine. Cette dernière sera dissoute en fin de procédé, ne laissant que le circuit déposé sur le substrat. L’ouverture de la résine est contrôlée très précisément par le faisceau d’électrons très fin (20 nm de taille).

© Institut Néel Procédé de lithographie électronique utilisé pour les atomes artificiels supraconducteurs, développé à la plateforme Nanofab de l’Institut Néel puis à la plateforme Minatec PTA.


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Des transistors en... diamant Les semi-conducteurs classiques supportent mal des hautes températures, des puissances et des fréquences élevées. Un petit transistor en diamant peut y arriver ! Le carbone a la particularité de s’organiser sous différentes formes : nanotube, fullerène, graphène ou encore graphite. Lorsque les atomes de carbone se cristallisent en trois dimensions, il devient un semi-conducteur très robuste : le diamant. Théoriquement, le diamant possède les propriétés physiques idéales pour la réalisation de composants électroniques destinés à des utilisations dans les domaines « fort courant et haute tension ». Il devrait remplacer le silicium dans des environnements hostiles. Les chercheurs de l’Institut Néel s’appliquent à fabriquer des composants en diamant afin de transformer les potentialités du diamant en une réalité. En proposant un mariage inédit entre le diamant, des oxydes et des métaux, les scientifiques ont obtenu pour la première fois une inversion du type de charge des porteurs dans du diamant. Cette découverte est un pas supplémentaire vers une électronique nouvelle à base de carbone, appelée « green electronics », qui limitera les pertes énergétiques dans les systèmes de conversion de l’énergie. En effet, un transistor en diamant sera capable de supporter de plus hautes tensions (interrupteur ouvert sans fuite) et laissera passer de plus forts courants (interrupteur fermé avec une faible résistance) en comparaison avec les autres semi-conducteurs. Il remplacera avantageusement le silicium dans des systèmes où il est aujourd’hui nécessaire d’associer plusieurs transistors pour atteindre de hautes tensions, dans l’état bloqué, et cumuler ainsi les pertes (par effet Joule) de chacun d’entre eux, dans l’état passant. Par ailleurs, le corps humain étant lui aussi basé sur la chimie du carbone, le diamant jouit d’un excellent accueil par les tissus vivants. Cette biocompatibilité permet par exemple d’envisager des capteurs neuronaux pour écouter le cerveau sans risquer une réaction de ce dernier. Une étude sur ce sujet est menée par l’Institut Néel en collaboration avec l’Institut des Neurosciences de Grenoble pour la recherche sur l’épilepsie.


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© D. Eon, Institut Néel

© Institut Néel

© Institut Néel

Chambre de réaction sous atmosphère contrôlée permettant de synthétiser du diamant aux propriétés contrôlées. La lumière provient du mélange gazeux qui est décomposé sous l’action d’une énergie micro-onde. Ces espèces gazeuses viennent réagir à la surface de l’échantillon et permettent la croissance d’une couche cristalline.

Pour en savoir plus : http://neel.cnrs.fr/spip.php?rubrique48 Contacts : Hervé Courtois, [email protected] Julien Pernot, [email protected] Olivier Buisson, [email protected]

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Illustration du bandeau : © INSP / Photothèque UPMC - P. Kitmacher


Mesure des déformations et des contraintes dans un système nano-électromécanique. Février 2012

Une équipe de physiciens de l’Institut Néel (CNRS, Grenoble) a mis au point une méthode optique permettant de mesurer les déformations et les contraintes mécaniques d’une membrane composée d’une dizaine de couches de graphène.

Les nouveaux dispositifs nano-électromécaniques (NEMS) sont des candidats très prometteurs pour la réalisation de sondes ultrasensibles de force, ou de résonateurs mécaniques très haute fréquence. La conception et l’amélioration de ces dispositifs nécessitent de mesu-rer précisément les comportements mécaniques et dynamiques des matériaux qui les composent. Il est notamment crucial de déterminer les contraintes mécaniques locales au sein de ces nano-résonateurs, la dissipation qui limite leur coefficient de qualité et les effets de fatigue qui altèrent leurs propriétés avec le temps. Une équipe de physiciens de l’Institut Néel à Grenoble, vient de mettre au point une technique optique non invasive permettant à la fois de sonder la dynamique d’un NEMS et de mesurer les contraintes associées. Ces travaux font l’objet d’une publication dans la revue Nature Nanotechnology.

Les physiciens grenoblois ont étudié une membrane épaisse d’une centaine de couches de graphène (< 30 nm), tenue d’un côté par une électrode et en surplomb au dessus d’un substrat de silicium oxydé.

Les déplacements de cette surface étaient mesurés par une méthode interférométrique, et les contraintes détectées par spectroscopie. La spécificité de ce travail réside dans la détection de la résonance méca-nique d’un NEMS par une méthode spectrale (Raman) qui ne se limite pas à la taille de l’objet, ouvrant ainsi à l’étude de systèmes de tailles en deçà de la limite de diffraction de la lumière.

A local optical probe for measuring motion and stress in a nanoelec-tromechanical system, Antoine Reserbat-Plantey, Laëtitia Marty, Olivier Arcizet, Nedjma Bendiab et Vincent Bouchiat, Nature Nanotechnology (2012).

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Vincent Bouchiat, chercheur

Contact chercheur

• Institut Néel, UPR 2940 – CNRS

Informations complémentaires

gauche : micrographie optique d’une membrane de graphène multicouche suspendu montrant les franges d’interférences permettant la détection du mouvement - droite : schéma de prin-cipe de l’expérience. Un faisceau Laser est focalisé sur un point de la membrane, la lumière réfléchie permet la mesure des mouvements de vibrations mais aussi des contraintes locales. © Institut Néel/CNRS-Grenoble

INPL’Institut de Physique

du CNRS

Contacts INP

Jean-Michel Courty,Catherine Dematteis,Karine Penalba,

[email protected]

Actualités scientifiques

Un système nano-mécanique hybride

Décembre 2011

Des physiciens grenoblois, ont observé les vibrations d’une nano-tige de carbure de silicium grâce à la lumière émise par un nano-émetteur de photons uniques attaché à son extrémité. Les progrès de la nano-mécanique rendent maintenant possible l’observation d’effets quantiques sur des nano-systèmes mécaniques. Une démarche prometteuse pour détecter et contrôler l’état quantique de ces oscillateurs mécaniques

consiste à les refroidir à très basse température et à les coupler à un système quantique externe dont on sait indépendamment contrôler l’état. Des physiciens de l’institut Néel (CNRS, Grenoble), du laboratoire de photonique quantique et moléculaire (LPQM – CNRS / ENS Cachan), et du laboratoire de physique de la matière condensée et nanostructures (LPMCN – CNRS / Univ. Lyon 1) viennent de franchir un premier pas dans cette direction.

Pour parvenir à leurs fins, les physiciens ont utilisé comme oscillateur mécanique une nano-tige de carbure de silicium d’un diamètre de 50 nanomètres et long de 10 micromètres. D’une masse de 16 femtogrammes, soit 16

millionnièmes de milliardième de gramme, ce fil flexible vibre naturellement à température ambiante sous l’effet de l’agitation thermique avec une amplitude de l’ordre de 3 nanomètres. Les physiciens ont ensuite attaché à l’extrémité de ce fil une nanoparticule de diamant d’une masse de 0,2 fg ) contenant un « centre coloré » unique, c’est-à-dire un défaut cristallin du matériau se comportant comme une source de photons uniques très robuste. L’intérêt de ce système hybride est de coupler deux systèmes de nature totalement différente : d’une part les vibrations mécaniques du nanorésonateur, et de l’autre l’état quantique interne du centre coloré. En détectant la fluorescence de ce centre coloré avec un microscope confocal d’une grande sensibilité, les chercheurs ont analysé les corrélations temporelles des photons émis, et ainsi mis en évidence l’influence de la vibration mécanique du nanorésonateur sur les propriétés optiques du centre coloré. Ils ont ensuite analysé les effets d’un champ magnétique sur cet émetteur, ce qui a permis de coupler les vibrations du nanorésonateur au spin électronique du centre coloré.

Les prochaines étapes de ce travail viseront à étudier l’effet de l’état magnétique du centre coloré sur le mouvement mécanique, afin de mettre en œuvre des forces dépendant de l’état de spin, une étape essentielle à l’information quantique basée sur des nanorésonateurs mécaniques.

En savoir plusA single nitrogen-vacancy defect coupled to a nanomechanical oscillator, O. Arcizet1, V. Jacques2, A. Siria3, P. Poncharal3, P. Vincent3 et S. Seidelin1, Nature Physics, 7, 879 (2011).

Contact chercheur

Olivier Arcizet, chercheur


• 1Institut Néel, UPR 2940, CNRS• 2Laboratoire de Photonique Quantique et Moléculaire, (LPQM), UMR 8537CNRS - ENS Cachan• 3Laboratoire de physique de la matière condensée et nanostructures, (LPMCN), UMR 5586 CNRS - Univ. Claude Bernard Lyon 1

Illustration du dispositif expérimental.

Le centre coloré a été déposé à l’extrémité d’un nanorésonateur de carbure de silicium. La fluorescence du centre est collectée par un objectif de microscope et mesurée grâce à des détecteurs de photon unique. Son état de spin est contrôlé par un champ micro-onde externe, tandis qu’un fort gradient de champ magnétique est généré par une structure magnétique micro-positionnée à proximité du système hybride.


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Les thématiques de recherche Physique des basses températures

Au zéro absolu (0 kelvin, soit -273,15°C), l'agitation thermique disparaît, et le comportement de la matière est entièrement contrôlé par la mécanique quantique. S'approcher au plus près de cette limite inaccessible est une clé pour mieux comprendre ce comportement et faire apparaître des propriétés spécifiques. Ainsi, les très basses températures sont autant un outil indispensable pour la recherche fondamentale qu'un domaine propice à de nouvelles applications, du transport et du stockage de l'énergie électrique à la détection ultra-sensible des signaux de l'univers lointain. L’Institut Néel a une expertise unique dans ces domaines. Les chercheurs développent des procédés technologiques permettant de refroidir les instruments de détection utilisés dans les plateformes satellites et les grands télescopes, afin d’en augmenter leurs performances. En effet, en se rapprochant de la limite du zéro absolu, les détecteurs sont plus efficaces. L’équipe d’Alain Benoît, au sein de l’Institut Néel, a développé de nouveaux dispositifs de refroidissement pour s'approcher du zéro absolu, en particulier un cryostat à dilution permettant d'atteindre en apesanteur 0,1 degrés au-dessus du zéro absolu. Son principe a été utilisé pour refroidir la caméra HFI du satellite cosmologique Planck. Grâce à cette innovation, cette caméra détient le record de froid pour un instrument spatial, avec un cryostat refroidi pendant plus de deux ans à -273,05°C. Ce système a fait l'objet d'un brevet CNES et a été développé par la société Air Liquide. Forte de ce succès, l'équipe développe actuellement un nouveau dispositif de refroidissement pour les missions spatiales du futur, de performances supérieures en termes de durée de vie et de température limite, ainsi qu'un nouveau type de caméras à détecteurs supraconducteurs pour les radiotéléscopes terrestres, permettant d'imager le ciel avec une résolution et une sensibilité inégalées.

© Institut Néel Caméra destinée à l'observation en astrophysique équipant le radio-télescope de l'IRAM (Institut de Radio-Astronomie Millimétrique) à Pico de Veleta (Espagne).


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© Institut Néel Matrice de détecteurs utilisée pour réaliser des images avec la lumière millimétrique. Ces détecteurs supraconducteurs fonctionnent à 0,1 K. Pour en savoir plus : http://neel.cnrs.fr/spip.php?article158 http://public.planck.fr/satellite-instruments/refrigerateur-a-dilution Contacts : Alain Benoît, [email protected] Philippe Camus, [email protected] Pierre-Etienne Wolf, [email protected]

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COMMUNIQUE DE PRESSE NATIONAL I PARIS I 21 MARS 2013

Lancé en 2009, Planck, le satellite de l’Agence spatiale européenne (ESA) dédié à l’étude du rayonnement fossile, livre aujourd’hui les résultats de ses quinze premiers mois d’observations. Ils apportent une moisson de renseignements sur l’histoire et la composition de l’Univers : la carte la plus précise jamais obtenue du rayonnement fossile, la mise en évidence d’un effet prévu par les modèles d’Inflation, une révision à la baisse du rythme de l’expansion de l’Univers, ou encore une nouvelle évaluation de la composition de l’Univers. Bon nombre de ces données ont été obtenues grâce au principal instrument de Planck, HFI, conçu et assemblé sous la direction de l’Institut d’astrophysique spatiale (CNRS/Université Paris-Sud) avec un financement du CNES et du CNRS. Depuis sa découverte en 1965, le rayonnement fossile constitue une source de connaissance précieuse pour les cosmologistes, véritable « Pierre de Rosette » permettant de décrypter l’histoire de l’Univers depuis le Big Bang. Ce flux de photons détectable sur l’ensemble du ciel, dans la gamme des ondes radio, témoigne de l’état de l’Univers lors de sa prime jeunesse et recèle les traces des grandes structures qui se développeront par la suite. Produit 380 000 ans après le Big Bang, au moment où se formèrent les premiers atomes, il nous arrive quasi inchangé et permet aux scientifiques d’accéder à l’image de ce que fut le cosmos à sa naissance, voici environ 13.8 milliards d’années. Confronter ces mesures aux modèles théoriques peut nous apporter de multiples informations : non seulement sur l’évolution de l’Univers depuis l’apparition du rayonnement fossile, mais également sur des événements antérieurs qui en sont la cause et pour lesquels les astrophysiciens disposent de peu d’observations. Une nouvelle carte du rayonnement fossile C’est l’une de ces fenêtres sur l’Univers primordial que vient d’ouvrir la mission Planck. Lancé en 2009, ce satellite de l’ESA a, durant un an et demi, dressé une carte de ce rayonnement fossile sur l’ensemble du ciel. Planck possède deux instruments dont l’un, l’Instrument haute fréquence HFI, a été conçu et assemblé sous la direction de l’Institut d’Astrophysique Spatiale (CNRS/Université Paris-Sud) avec un financement du CNES et du CNRS. Grâce à eux, il a pu mesurer avec une sensibilité sans précédent les variations d’intensité lumineuse de l’Univers primordial, venant affiner les observations des missions spatiales COBE (lancée en 1990) et WMAP (en 1998). Ces variations d’intensité lumineuse (qui se présentent sous la forme de taches plus ou moins brillantes) sont précisément l’empreinte des germes des grandes structures actuelles du cosmos et désignent les endroits où la matière s’est par la suite assemblée, puis effondrée sur elle-même, avant de donner naissance aux étoiles, galaxies et amas de galaxies. Selon certaines théories, l’origine de ces « grumeaux » ou « fluctuations » du rayonnement fossile est à chercher du côté de l’ « Inflation », un évènement survenu plus tôt dans l’histoire de l’Univers. Durant cet épisode, très violent, qui se serait déroulé environ 10-35 secondes après le « Big Bang », l’Univers aurait connu une brusque phase d’expansion et aurait grossi de manière considérable, au moins d’un facteur 1026. Planck a permis de démontrer la validité de l’une des prédictions essentielles des théories d’Inflation : l’intensité lumineuse des « fluctuations à grande échelle » doit être légèrement supérieure à celle des « fluctuations à petite échelle ». En revanche, pour les plus

Planck dévoile une nouvelle image du Big Bang

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grandes échelles, l’intensité observée est inférieure de 10% aux prédictions de l’Inflation, un mystère qu’aucune théorie ne parvient à expliquer aujourd’hui. Planck confirme par ailleurs avec certitude l’existence d’autres anomalies observées par le passé comme une mystérieuse asymétrie des températures moyennes observées dans des directions opposées ou l’existence d’un point froid. Les données de la mission nominale de Planck font l’objet d’une trentaine de publications simultanées disponibles le 21 mars 2013 sur http://sci.esa.int, puis le 22 mars 2013 sur www.arxiv.org. Parmi ces autres résultats :

- La confirmation de la « platitude » de l’Univers - La révision à la baisse de la constante de Hubble, et donc du rythme d’expansion de l’Univers - Une nouvelle évaluation, à partir du seul rayonnement fossile, de la composition de l’Univers : 69.4 %

d’énergie noire (contre 72.8 % auparavant), 25.8 % de matière noire (contre 23 %) et 4.8 % de matière ordinaire (contre 4.3 %).

- Des cartes inédites précieuses pour affiner le scénario de l’histoire de l’Univers et comprendre la physique qui régit son évolution : elles permettent de montrer comment se répartissent la matière noire et la matière ordinaire sur la voûte céleste ; le « fond diffus infrarouge » correspond quant à lui à la lumière émise par les poussières de toutes les galaxies au cours des dix derniers milliards d’années et permet donc d’identifier les zones où se sont concentrés les objets constitués de matière ordinaire.

- Une première analyse de la polarisation du signal cosmologique, qui montre que les données de Planck sont remarquablement cohérentes avec celles sur l’intensité du rayonnement fossile aux échelles correspondantes aux futurs amas de galaxies ; une analyse plus complète sera fournie en 2014, ainsi que d’autres résultats de la mission Planck.

La contribution de la recherche française dans la mission Planck La France est leader de l’instrument haute fréquence Planck-HFI, essentiel pour les résultats cosmologiques : sa construction a coûté 140 millions d’euros et mobilisé 80 chercheurs de dix laboratoires du CNRS, du CEA et d’universités, ainsi que de nombreux ingénieurs et techniciens. La France a assuré plus de 50% du financement de cette construction ainsi que celui du traitement de ses données : ce financement provient pour moitié du CNES, pour moitié du CNRS et des universités. Elle participe également au financement de la mission elle-même via sa contribution financière au programme scientifique de l’ESA, soit 15% du coût de la mission. Une contribution française essentielle au projet Planck a été la fourniture du système de refroidissement à 0.1 degrés au-dessus du zéro absolu de l’instrument HFI. Ce système, qui a fait l’objet d’un brevet CNES, a été inventé par Alain Benoît (CNRS), de l’Institut Néel (ce qui lui a valu la médaille de l’innovation 2012 du CNRS) et développé par la société Air Liquide. Grâce à cette innovation, la caméra HFI détient le record de froid pour un instrument spatial, avec un cryostat refroidi pendant près de mille jours à -273,05°C. (http://www2.cnrs.fr/presse/communique/2679.htm). L'exploitation des résultats scientifiques est assurée majoritairement par le CNRS, avec notamment Jean-Loup Puget (de l’IAS), « Principal Investigator » d’HFI, et François Bouchet (de l’IAP), « Co-Principal Investigator ». Les laboratoires français impliqués:

- APC, AstroParticule et Cosmologie (Université Paris Diderot-Paris 7, CNRS, CEA, Observatoire de Paris), à Paris : développement de moyens de tests.

http://sci.esa.int/

http://www2.cnrs.fr/presse/communique/2679.htm

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- IAP, Institut d'Astrophysique de Paris (CNRS, UPMC), à Paris : développement des objectifs scientifiques et conception du traitement des données.

- IAS, Institut d'Astrophysique Spatiale (Université Paris-Sud, CNRS), à Orsay : conception initiale et responsabilité scientifique et technique de l'instrument.

- Institut Néel (CNRS), à Grenoble : développement de la cryogénie à 0,1 K. - IPAG, Institut de Planétologie et d'Astrophysique de l’Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble

(CNRS, Université Joseph Fourier Grenoble 1), à Grenoble : modélisation de l'instrument. - IRAP, Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie de l’Observatoire Midi-Pyrénées (Université

Paul Sabatier Toulouse III, CNRS), à Toulouse : développement de l'électronique des détecteurs. - CEA-IRFU, Institut de Recherche sur les Lois Fondamentales de l'Univers du CEA, à Saclay : études de

compatibilité électromagnétique. - LAL, Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire (CNRS, Université Paris-Sud,), à Orsay : développement de

l'ordinateur de bord. - LERMA, Laboratoire d'Etude du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique (Observatoire de Paris,

CNRS, ENS Paris, Université Cergy Pontoise, UPMC), à Paris : modélisation de l'instrument. - LPSC, Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie (Université Joseph-Fourier Grenoble 1,

CNRS, Grenoble INP), à Grenoble : développement de la cryogénie à 20 K. - CC-IN2P3 du CNRS, Centre de Calcul de l’Institut national de physique nucléaire et de physique des

particules (IN2P3) du CNRS : participe au stockage et au traitement des données.

Plus d’informations sur www.planck.fr

Carte de la température du rayonnement fossile sur tout le ciel réalisée par la collaboration Planck à partir des données recueillies par les instruments HFI et LFI du satellite. L’échelle de couleur est en millionièmes de degré : c’est l’écart par rapport à la température moyenne de -

270.425 ℃ mesurée par le satellite COBE en 1992. Crédit : ESA - Collaboration Planck

http://planck.fr/

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Evènement : « Big Bang, Planck va-t-il nous révéler l’origine de l’univers ? » « Parlons-En ! », Les grands débats proposés par le CNRS Jeudi 28 mars 2013 à 19h Entrée libre - Musée du quai Branly (37 Quai Branly - 75007 Paris) A suivre également en ligne dès 19h sur www.20minutes.fr et sur www.cnrs.fr/lesgrandsdebats

Contacts :

Chercheurs Jean-Loup Puget l T + 33 1 69 85 86 65 l [email protected] François Bouchet l T + 33 1 44 32 80 95 l [email protected] Cécile Renault l T + 33 6 81 63 09 98 l [email protected] Presse CNRS l Julien Guillaume l T + 33 1 44 96 46 35 l [email protected]

http://www.20minutes.fr/

http://www.cnrs.fr/lesgrands

mailto:[email protected]



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Illustration du bandeau : © CNRS Photothèque/CEMES - Michel Mitov


Un mode de roton dans un liquide de Fermi à deux dimensions.Mars 2012

Les fluides quantiques, composés d’un grand nombre de particules identiques sont présents dans de nombreux systèmes physiques : électrons dans un métal ou dans un semi-conducteur, neutrons ou protons dans les noyaux atomiques ou dans les étoiles à neutrons,… Ils présentent la particularité d’être le siège d’excitations collectives particulières dont notamment le « son zéro » appelé ainsi car ces oscillations de densité sont plus rapides que le temps de collision entre deux particules. En analysant avec des neutrons un liquide quantique d’Helium 3 à deux dimensions à très basse température, une collaboration de physiciens a mis en évidence une excitation collective de type « son zéro » qui se prolonge en « roton » dont la durée de vie est bien plus grande que son équivalent dans le liquide tridimensionnel. Ce travail, qui fait l’objet d’une publication dans la revue Nature, pourrait contribuer à une meilleure compréhension des supraconducteurs à haute température.

Dans le régime quantique, deux particules élémentaires identiques appartenant à la famille des fermions (comme les électrons, les protons ou les neutrons) ne peuvent pas se trouver dans un même état : c’est le principe d’exclusion de Pauli. Lorsque l’on prend un grand nombre de ces particules et qu’on les refroidit, on produit ce que l’on appelle un liquide de Fermi. Si l’on ajoute à cela le fait que ces particules interagissent fortement les unes avec les autres, l’étude de ces systèmes quantiques fortement corrélés est un problème très ardu. Pour mieux comprendre ces systèmes, une collaboration de chercheurs de l’Institut Néel (CNRS), de l’Université Aalto en Finlande, de l’Oak Ridge National Laboratory, de l’Université SUNY à Buffalo aux États-Unis et de l’Université Johannes Kepler en Autriche, a étudié une monocouche d’atomes d’Helium 3, une particule composite se comportant comme un fermion et donc vérifiant le principe d’exclusion de Pauli. Les chercheurs ont éclairé cette couche avec un faisceau de neutrons dont la diffusion leur a permis d’observer la présence d’ondes de densité de très courte longueur d’onde et à haute fréquence, connues sous le nom d’oscillations en mode de zéro son. Les résultats des expériences de diffusion ont montré que le mode de zéro son avait une durée beaucoup plus longue dans ce fluide bidimensionnel que dans le liquide à trois dimensions. Si ce résultat se généralisait, il pourrait apporter de nouveaux éléments de compréhension dans l’apparition de la supraconductivité à haute température, car ce phénomène fait intervenir un autre liquide de Fermi bidimensionnel, composé des électrons de conduction.

Observation of a roton collective mode in a two-dimensional Fermi liquid, Henri Godfrin, Matthias Meschke, Hans-Jochen Lauter, Ahmad Sultan, Helga M. Böhm, Eckhard Krotscheck et Martin Panholzer, Nature, 483, 576-579 (2012)

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Henri Godfrin, chercheur

Contact chercheur

•Institut Néel, CNRS


Les mesures neutroniques permettent d’observer les « modes d’excitation » quantiques de la matière.

Dans ce schéma, dont les axes représentent l’énergie et le vecteur d’onde, on représente les mesures effectuées sur une couche atomique de Hélium 3. Une zone de forte intensité (en rouge) est observée à de très grands vecteurs d’onde, elle correspond à un mode de « zéro son » totalement inattendu.




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Les thématiques de recherche Energie

Des aimants à haute performance pour l’énergie verte Les aimants NdFeB (néodyme - fer - bore) sont les plus puissants aimants permanents qui soient disponibles à l'heure actuelle. Ils sont souvent utilisés dans l’industrie et dans la vie courante, notamment dans les moteurs/générateurs légers (à couple élevé) équipant certains véhicules hybrides « tout électrique », et les éoliennes sans multiplicateur. Ces aimants à haute performance doivent supporter des températures de fonctionnement pouvant aller jusqu’à 180°C. Il est désormais possible de les faire atteindre leur stabilité thermique en remplaçant partiellement le néodyme (Nd), un élément léger de terres rares, par le dysposium (Dy), un élément lourd de terres rares. Cependant, l’ajout de Dy réduit la magnétisation de l’aimant. Et cet élément lourd est également beaucoup moins abondant, ce qui le rend nettement plus onéreux que le Nd. Le quasi-monopole de la Chine sur la production des métaux de terres rares a récemment conduit à une forte augmentation des prix, provoquant une véritable onde de choc dans l’industrie automobile. Dans le même temps, les physiciens et les scientifiques spécialisés dans les matériaux sont confrontés à un défi intéressant : celui de concevoir des aimants NdFeB sans Dy dotés de propriétés magnétiques améliorées, et d’explorer le potentiel de développement des aimants sans terres rares. Des chercheurs de l’Institut Néel développent des aimants à base de micro-films, préparés par dépôt physique en phase vapeur, comme systèmes modèles pour mieux comprendre et améliorer la performance des matériaux magnétiques durs (systèmes NdFeB et sans terres rares). La caractérisation avancée structurale et magnétique, ainsi que les simulations, sont utilisées pour étudier le rôle crucial joué par la microstructure des matériaux (collaborations avec des laboratoires allemands, autrichiens et japonais). Ce travail est réalisé dans le cadre de collaborations tant industrielles (Toyota, Valeo) qu’universitaires (EU-Framework 7, Carnot).


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© Institut Néel Image de microscopie électronique en transmission de la « phase de frontière » de grains riches en Nd dans un film NdFeB à haute coercivité (résistance d’un matériel magnétique à la désaimantation).

© Institut Néel Image microscopique de la force magnétique d’un film de NdFeB à haute coercivité partiellement démagnétisé.

Contact : Nora Dempsey, [email protected]


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De nouveaux concepts pour optimiser la conversion photovoltaïque Les cellules photovoltaïques commercialisées actuellement sont constituées de couches épaisses en silicium. Cependant, la bande interdite de ce matériau semi-conducteur n’est pas idéale pour absorber fortement la lumière, ce qui constitue une limite pour les rendements obtenus (de l’ordre de 20%). Dans ce contexte, les scientifiques de l’Institut Néel cherchent à valider d’autres approches qui explorent des voies originales permettant de tester de nouveaux concepts : - L’utilisation d’autres semi-conducteurs présentant une bande interdite adaptée au mieux en vue de collecter efficacement l'énergie du spectre solaire (GaAs, CdTe, CuInGaS, CuZnSnS, InGaN,…). Des alliages élaborés à partir d’éléments abondants dans la nature et ne présentant pas de problème de toxicité, sont en particulier optimisés (projet « CZTS » en partenariat avec le CEA/LITEN).

- Le développement des hétérostructures de semi-conducteurs qui favorisent une séparation spatiale spontanée des charges créées par l’absorption des photons. Cette séparation empêche la désexcitation radiative des électrons de la bande de conduction et augmente d'autant le courant électrique potentiellement généré (brevet CNRS – CEA FR1153146 (2011)). - L’étude d’une nouvelle géométrie pour la conversion photovoltaïque, utilisant un réseau de nanofils recouverts d’une coquille d’un matériau différent, afin d’augmenter l’absorption de la lumière et la collection des porteurs de charge. Ces travaux sont réalisés en partenariat avec l’Institut des nanosciences et cryogénie (CEA) et l’Université Joseph Fourier - Grenoble.

Installation de substrats dans une machine d'épitaxie, c'est-à-dire des supports sur lesquels sont fabriqués des nanostructures, par monocouche atomique (épitaxie).

©CEA/P. Avavian


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© CEA/P. Avavian Alignement d'une expérience de spectroscopie optique permettant d'étudier les propriétés des nanostructures (puits, fils ou boites quantiques).

© CEA/P. Avavian Enregistrement de la lumière émise par ces nanostructures (expérience de photoluminescence).

Pour en savoir plus : http://neel.cnrs.fr/spip.php?rubrique47 Membres de l’équipe : Régis André, Joël Bleuse, Catherine Bougerol, Martien Den Hartog, Henri Mariette Contact : Henri Mariette, [email protected]

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COMMUNIQUÉ DE PRESSE NATIONAL I PARIS I 27 FEVRIER 2013

ATTENTION ! Sous embargo jusqu’au 27/02/2013, à 19H

La différence de salinité entre l’eau douce et l’eau de mer est l’une des voies explorées pour obtenir de l’énergie renouvelable. Néanmoins, les faibles rendements des techniques actuelles constituent un frein à son utilisation. Ce verrou pourrait être en train d’être levé. Une équipe menée par des physiciens de l’Institut Lumière Matière (CNRS / Université Claude Bernard Lyon 1), en collaboration avec l’Institut Néel (CNRS), a découvert une nouvelle piste pour récupérer cette énergie : l’écoulement osmotique à travers des nanotubes de Bore-Azote permet de générer un courant électrique géant avec une efficacité plus de 1 000 fois supérieure à celle atteinte jusqu’ici. Pour parvenir à ce résultat, les chercheurs ont développé un dispositif expérimental très original permettant, pour la première fois, d’étudier le transport osmotique des fluides à travers un nanotube unique. Leurs résultats sont publiés le 28 février dans la revue Nature. Les phénomènes osmotiques se manifestent lorsque l’on met en contact un réservoir d’eau salée avec un réservoir d’eau douce par l’intermédiaire de membranes semi-perméables adaptées. Il est alors possible de produire de l’électricité à partir des gradients salins. Ceci, de deux façons différentes : d’un côté, la différence de pression osmotique entre les deux réservoirs peut faire tourner une turbine ; de l’autre, l’utilisation de membranes qui ne laissent passer que les ions permet de produire un courant électrique. Concentrée au niveau des embouchures des fleuves, la capacité théorique de l’énergie osmotique au niveau mondial serait d’au moins 1 Térawatt, soit l’équivalent de 1000 réacteurs nucléaires. Cependant, les technologies permettant de récupérer cette énergie présentent d’assez faibles performances, de l’ordre de 3 Watts par mètre carré de membrane. Les physiciens de l’Institut Lumière Matière (CNRS / Université Claude Bernard Lyon 1), en collaboration avec l’Institut Néel (CNRS), pourraient être parvenus à lever ce verrou. Leur but premier était d’étudier la dynamique de fluides confinés dans des espaces de taille nanométrique tels que l’intérieur de nanotubes. En s’inspirant de la biologie et des recherches sur les canaux cellulaires, ils sont parvenus, pour la première fois, à mesurer l’écoulement osmotique traversant un nanotube unique. Leur dispositif expérimental était composé d’une membrane imperméable et isolante électriquement. Cette membrane était percée d’un trou unique par lequel les chercheurs ont fait passer, à l’aide de la pointe d’un microscope à effet tunnel, un nanotube de Bore-Azote de quelques dizaines de nanomètres de diamètre extérieur. Deux électrodes plongées dans le liquide de part et d’autre du nanotube leur ont permis de mesurer le courant électrique traversant la membrane.

Energie renouvelable : des nanotubes pour tirer le meilleur de l’énergie osmotique

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En séparant un réservoir d’eau salée et un réservoir d’eau douce avec cette membrane, ils ont généré un courant électrique géant à travers le nanotube. Celui-ci est dû à l’importante charge négative que présentent les nanotubes de Bore-Azote à leur surface, charge qui attire les cations contenus dans l’eau salée. L’intensité du courant traversant le nanotube de Bore-Azote est de l’ordre du nanoampère, soit plus de mille fois celui produit par les autres méthodes cherchant à récupérer l’énergie osmotique. Les nanotubes de Bore-Azote permettent donc de réaliser une conversion extrêmement efficace de l’énergie contenue dans les gradients salins en énergie électrique directement utilisable. En extrapolant ces résultats à une plus grande échelle, une membrane de 1 mètre carré de nanotubes de Bore-Azote aurait une capacité d’environ 4 kW et serait capable de générer jusqu’à 30 MegaWatts.heure1 par an. Ces performances sont trois ordres de grandeur au-dessus de celles des prototypes de centrales osmotiques en service aujourd’hui. Les chercheurs veulent à présent étudier la fabrication de membranes composées de nanotubes de Bore-Azote, et tester les performances de nanotubes de composition différente. Ces travaux ont notamment bénéficié des soutiens de l’ERC et de l’ANR.

Schéma de principe de l’expérience : le transport osmotique de l’eau à travers un nanotube de Bore-Azote transmembranaire est étudié ©Laurent Joly (ILM)

1 Un Watt.heure correspond à l’énergie consommée ou délivrée par un système d’une puissance de 1 Watt pendant une heure.

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A gauche : Insertion d’un nanotube de Bore-Azote dans un trou de 150nm de diamètre grâce à un nanomanipulateur. A droite : Image en microscopie électronique d’un nanotube inséré dans une membrane (transparente en imagerie électronique), selon le schéma de principe proposé pour l’expérience. © Siria et al. (ILM)

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Insertion étape par étape d’un nanotube dans un trou de 150nm de diamètre. © Siria et al. (ILM)

Bibliographie

Giant osmotic energy conversion measured in a single transmembrane boron-nitride nanotube, Alessandro Siria, Philippe Poncharal, Anne-Laure Biance, Rémy Fulcrand, Xavier Blase, Stephen Purcell, and Lydéric Bocquet, Nature. 28 février 2013.

Contacts

Chercheur l Lydéric Bocquet I T 04 72 44 82 53 l [email protected] Alessandro Siria I [email protected] Presse CNRS l Priscilla Dacher I T 01 44 96 46 06 l [email protected]

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Sonder l’aimantation d’un noyau atomique unique avec un transistor moléculaireDécembre 2012

Une équipe de physiciens et de chimistes a mis au point un dispositif permettant de lire l’état magnétique du noyau d’un atome à l’aide d’un dispositif électronique.

Une approche prometteuse pour le traitement de l’information quantique consiste à la stocker sur l’orientation de l’aimantation des noyaux atomiques. Toutefois, le signal magnétique porté par un noyau atomique est difficilement mesurable car il est mille fois inférieur à celui qui est porté par un électron et jusqu’à présent, c’est sur une collection de noyaux que des « bits quantiques » avaient pu être inscrits et relus. Des physiciens de l’Institut Néel (CNRS), en collaboration avec des chimistes de l’Institut de Technologie de Karlsruhe, ont réalisé un dispositif expérimental permettant de mesurer l’aimantation d’un seul noyau atomique se trouvant au centre d’une molécule insérée entre deux électrodes métalliques. Ce travail est publié dans la revue Nature.

Pour parvenir à leur fin, les scientifiques ont tout d’abord synthétisé une molécule organométallique dans laquelle un ion terbium est pris

en sandwich entre deux molécules organiques de phtalocyanine. Ce composé présente un triple intérêt. Tout d’abord, cette molécule préserve sa structure et ses propriétés même lorsqu’elle est sublimée à haute température sur une surface métallique, ce qui est essentiel pour la préparation d’un dispositif à molécule unique. Ensuite, l’ion Tb3+ est très stable et pour cette raison il ne peut pas conduire le courant électrique. Enfin, les deux molécules de phtalocyanine sont en mesure de bien conduire le courant électrique et leurs niveaux électroniques se couplent très bien à l’état magnétique de l’ion auquel elles sont liées. Les physiciens ont réalisé un transistor à molécule unique dans lequel la molécule complexe est placée entre deux plots d’un circuit électrique et ont mesuré la caractéristique électrique de ce dispositif en faisant varier le champ magnétique baignant le système. Cette mesure de courant électrique permet de déterminer l’état magnétique porté par l’ion Tb3+, directement relié à l’aimantation du noyau atomique de ce même ion. Ces résultats ouvrent ainsi la voie à une électronique de spin pour laquelle un spin nucléaire unique serait la brique élémentaire.

Electronic read-out of a single nuclear spin using a molecular spin transistor, R. Vincent1, S. Klyatskaya2, M. Ruben2,3, W. Wernsdorfer1 et F. Balestro1 Nature 488, 357 (2012) Retrouvez l’article de la publication sur le site de l’Institut Néel (PDF)

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Frank Balestro, maître de conférences Université Joseph Fourier Grenoble 1

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• 1 Institut Néel, CNRS

• 2 Institute of Nanotechnology (INT), Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Eggenstein-Leopoldshafen, Germany

•3 Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg (IPCMS), CNRS

Informations complémentairesVue d’artiste d’une molécule aimant unique (TbPc2) connectée à deux électrodes d’or. Le courant électrique circulant au travers de ce transistor est représenté par les flèches blanches. Il permet de détecter les états de spin magnétique et nucléaire qui sont représentés respectivement par les flèches orange et rouge.

http://www.nature.com/nature/journal/v488/n7411/full/nature11341.html

http://www.nature.com/nature/journal/v488/n7411/full/nature11341.html

http://neel.cnrs.fr/IMG/pdf/nature-Balestro.pdf

mailto:franck.balestro%40grenoble.cnrs.fr?subject=


http://www.int.kit.edu/

http://www.int.kit.edu/

http://www-ipcms.u-strasbg.fr/?lang=en

http://www-ipcms.u-strasbg.fr/?lang=en


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Institut de physiqueActualités scientifiques - Innovation

Illustration du bandeau : © CNRS Photothèque/CEA - Phan Ngoc HONG

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Réservoirs à hydrogène : une innovation solideOctobre 2012

Trois chercheurs de l’Institut Néel*, un autre du Laboratoire des écoulements géophysiques et industriels*, deux laboratoires grenoblois, et un patron de PME spécialisée dans le magnésium, le quintet était idéal. Suffisamment pour mettre au point un procédé innovant pour le stockage de l’hydrogène, une énergie d’avenir, en particulier dans le cadre de la gestion de l’intermittence des énergies renouvelables. Et recevoir le Prix Rocard 2012 de la Société française de physique !

Et pour cause. Classiquement on stocke l’hydrogène dans des bouteilles sous pression, ce qui rend délicate la mise en œuvre pour des applications grand public. D’où l’intérêt d’un stockage sous forme solide, où l’hydrogène est associé à un métal, par exemple du magnésium, avec lequel il forme un hydrure de formule MgH

2. « On

peut ainsi stocker, dans un volume donné, autant d’hydrogène que par le procédé sous pression, mais à des pressions proches de la pression atmosphérique », détaille Salvatore Miraglia, directeur de recherche CNRS à l’Institut Néel (CNRS – Grenoble).

Si le procédé n’est pas récent, restait encore à le rendre fonctionnel pour des applications. Première question : comment obtenir des poudres de magnésium suffisamment fines pour que l’hydrogène, une fois mis en contact avec le métal, s’associe rapidement avec lui ? Impossible d’entrer dans les détails, secret industriel oblige. Mais comme l’explique le scientifique, « nous avons mis au point un procédé de nanostructuration basé sur le broyage. » Autre problème : comment garantir une cinétique rapide d’absorption / désorption de l’hydrogène de sa matrice métallique ? « Notre réponse consiste en l’ajout de quelques pourcents de métaux de transition à la poudre de magnésium, qui jouent le rôle d’activateur de ces deux réactions. » Enfin, comment évacuer la chaleur résultant de la réaction d’absorption de l’hydrogène par le magnésium ? « Pour ce faire, nous associons à nos poudres du graphite naturel expansé, explique le physico-chimiste.

Un matériau dont les propriétés thermiques permettent une meilleure gestion du transport de chaleur vers l’extérieur du réservoir. »

Ainsi, entre 2006 et 2008 les scientifiques ont mis au point un réservoir d’une capacité de stockage de 110 grammes. Capacité qu’ils ont multipliée par 10 en 2010. Entre temps, en 2008, est née la société McPhy, qui désormais fabrique et commercialise les réservoirs. « Nous sommes très honorés de recevoir le Prix Rocard, confie Salvatore Miraglia. C’est pour nous cinq la reconnaissance de 12 années de travail par une large communauté. » De même que l’on peut s’attendre à un avenir grand format pour les réservoirs à hydrures de ce quintette de choc !

Mathieu Grousson

* CNRS

* Institut Polytechnique de Grenoble / CNRS / Univ. Joseh Fourier Grenoble

Stockage de l’hydrogène dans le magnésium, (2012).

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Salvatore Miraglia, Directeur de recherche CNRS

Contact chercheur

• Institut Néel (UPR2940 – CNRS), Grenoble


Nanocristaux de magnésium

Photo du réservoir qui stocke 110g H2

http://neel.cnrs.fr/spip.php?article1280

mailto:salvatore.miraglia%40grenoble.cnrs.fr?subject=




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La délégation Alpes du CNRS

La délégation Alpes du CNRS fait partie des 19 délégations régionales du CNRS qui assurent une gestion directe et locale des laboratoires et entretiennent les liens avec les partenaires locaux et les collectivités territoriales. Elle a été l’une des premières « administration déléguée » du CNRS et fête en avril 2013 ses 40 ans d’existence. Elle recouvre 4 départements : Drôme, Isère, Savoie et Haute-Savoie.

Le site de Grenoble est le plus important avec 91 % des effectifs du CNRS Alpes. Les sites d'Annecy, de Chambéry et de Modane comptent 9% des effectifs répartis dans 7 laboratoires.

La délégation gère un budget annuel de 205 millions d’euros et 2 200 personnels CNRS au sein de 86 unités de recherche et de service réparties entre les 10 instituts scientifiques du CNRS : 1 680 agents permanents (760 chercheurs et 920 ingénieurs et techniciens) et 520 agents non permanents (310 chercheurs, ingénieurs et techniciens, et 210 doctorants et post-doctorants). Le CNRS mène une politique active de partenariats avec les établissements d’enseignement supérieur et de recherche, les autres organismes de recherche, les grands équipements européens et le milieu socio-économique (entreprises et structures de valorisation de la recherche). Il bénéficie du soutien de l’état et des collectivités territoriales, en particulier grâce à des opérations structurantes (CPER). Dans le cadre du grand emprunt et du programme d'investissement d'avenir, le potentiel scientifique de la région grenobloise a été reconnu avec notamment le financement d’une vingtaine de labex, autant d’équipex et un Institut de recherche technologique (IRT). Depuis 2001, le CNRS a déposé pour la délégation Alpes, 289 brevets prioritaires avec des inventeurs de laboratoires de la délégation et signé 92 licences ; 68 start-up impliquant des travaux issus d’unités du CNRS Alpes ont été créées ; et plus de 2 100 contrats industriels et européens ont été signés. Depuis 2005, 549 projets ANR gérés par le CNRS ont été retenus pour un montant total de subventions d'environ 82 millions d'euros.


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Répartition des effectifs de la délégation Alpes par institut scientifique du CNRS :

Institut de chimie (INC) Institut écologie et environnement (INEE) Institut de physique (INP) Institut national de physique nucléaire et de physique des particules (IN2P3) Institut des sciences biologiques (INSB) Institut des sciences humaines et sociales (INSHS) Institut des sciences informatiques et de leurs interactions (INS2I) Institut des sciences de l'ingénierie et des systèmes (INSIS) Institut national des sciences mathématiques et de leurs interactions (INSMI)

Institut national des sciences de l'univers (INSU)

Pour en savoir plus : www.cnrs.fr/alpes ; http://50anscampus.alpes.cnrs.fr Contact : Pascale Natalini Responsable du service communication de la délégation Alpes du CNRS 04 76 88 79 59 / 06 84 15 81 14, [email protected]

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