L'Agence nationale de la recherche Des projets pour la science

Translate this page in english

Défi des autres savoirs (DS10) 2016
Projet ELASTICA

Cooperativité Elastique Photo-Induite dans des Matériaux Bistables avec Changement de Volume

ELASTICA est un projet de recherche à portée fondamentale. Son objectif est d’établir l’image physique de la « Coopérativité Elastique Photo-Induite dans des Matériaux Bi-stable à Changement de Volume ». Des opportunités sans précédent ont vu le jour pour modifier de façon ultra-rapide et spectaculaire les propriétés macroscopiques d’un matériau par l’impact d’un pulse laser femtoseconde (fs), permettant d’atteindre ainsi un nouvel ordre électronique et/ou structural et dirigeant ainsi sa fonctionnalité. Le domaine des transformations de phase photo-induites s’étend maintenant dans de nombreuses et diverses directions, de la fusion d’un ordre de charge et/ou de spin dans des matériaux à électrons corrélés à la commutation moléculaire à l’état solide. Notre projet place la photo-commutation d’un matériau dans une perspective différente de l’approche usuelle qui est focalisée sur la dynamique ultra-rapide des électrons et des phonons optiques. Au lieu de cela, nous voulons nous focaliser sur les déformations du cristal, en particulier son volume, qui se produisent à l’échelle des temps acoustique. Cette échelle de temps est déterminée par la vitesse du son et la taille du système étudié. Ce processus est donc généralement plus lent, mais il peut devenir ultra-court dans le cas de nano-matériaux. D’une part, une réponse coopérative élastique résulte de la génération d’une onde de déformation cohérente couplée au champ du paramètre d’ordre, comme nous l’avons montré dans une publication très récente. Le milieu cristallin exerce un effet de rétroaction positif conduisant à une réponse élastique coopérative qui va de façon significative auto-amplifier le taux de transformation et étendre la durée de vie de l’état photo-induit. D’autre part, une limitation sévère pour les applications technologiques a été jusqu’à maintenant la nature transitoire des états photo-induits, qui le plus souvent ne survivent pas aux relaxations rapides des électrons excités et des phonons optiques cohérents. Il est très important aussi bien du point de vue fondamental, que pour le stockage non-volatil ultra-rapide de l’information et de l’énergie, d’explorer comment les états photo-induits par un pulse laser ultra-court peuvent devenir permanents. Une voie prometteuse pour stabiliser l’état macroscopique photo-induit c’est de générer de façon contrôlée la déformation du cristal, comme discutée ci-dessus, dans un régime qui est bi-stable sur le plan de la thermodynamique (grande hystérèse thermique). L’établissement de la déformation macroscopique est nécessaire pour que l’état photo-commuté soit suffisamment robuste par rapport aux fluctuations thermiques de l’environnement. L'objectif principal d’ELASTICA est d’approfondir les mécanismes sous-jacents à la coopérativité élastique photo-induite, afin de finalement maitriser la commutation ultra-rapide et non-volatile de l’état macroscopiqued’un matériau. Dans ce but, des études, essentiellement à caractère fondamental, seront réalisées sur différents (nano-)matériaux présentant des transformations isostructurales avec un grand changement de volume. Un nouveau consortium s’est construit en s’appuyant sur des expertises complémentaires : transitions de phase photo-induites (Rennes), acoustique (non-linéaire) picoseconde (Le Mans) et matériaux à électrons corrélés (Nantes). Tout ceci donne une base solide pour relever les défis visant à:
1) Observer et contrôler l’impact de la coopérativité élastique induite par un pulse laser;
2) Explorer la commutation non-volatile ultra-rapide dans des matériaux bi-stables.

Partenaires

IMMM Institut Molécules et Matériaux du Mans

IMN Institut des Matériaux Jean Rouxel

IPR Institut de Physique de Rennes

Aide de l'ANR 499 488 euros
Début et durée du projet scientifique octobre 2016 - 48 mois

 

Programme ANR : Défi des autres savoirs (DS10) 2016

Référence projet : ANR-16-CE30-0018

Coordinateur du projet :
Monsieur Maciej LORENC (Institut de Physique de Rennes)

 

Revenir à la page précédente

 

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.