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Direction de la recherche fondamentale
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Les matériaux antiferromagnétiques isolants sont prometteurs pour développer des composants capables de transporter et traiter l’information magnétique à haute fréquence et avec une faible consommation d’énergie. Restait à démontrer qu’elle pouvait y être transférée rapidement. Dans le cadre d’une collaboration, des chercheurs du CEA-Iramis ont montré qu’un courant de spin généré par une impulsion laser ultrabrève déclenche une dynamique magnétique térahertz, ouvrant la voie à une spintronique ultrarapide.
Le matériau de référence actuel pour les composants face au plasma d’ITER et des projets de centrale à fusion est le tungstène. Cependant, soumis aux flux thermiques extrêmes de ces machines, ses propriétés mécaniques s’altèrent. L’association du tungstène et du diamant, à très forte conductivité thermique, est une voie développée au CEA-IRFM pour élaborer un composite qui peut conjuguer les avantages du tungstène et ceux du diamant.
Des chercheurs du CEA-Iramis ont suivi, à l'échelle de la picoseconde, la manière dont l'énergie se propage dans le germanium après une excitation laser ultrarapide. En combinant plusieurs techniques expérimentales et des simulations numériques, ils révèlent comment les porteurs de charge, les vibrations du cristal et les contraintes mécaniques se succèdent pour dissiper cette énergie.
Dans le cadre d'une collaboration, des chercheurs du CEA-Iramis ont réalisé la première démonstration entièrement optique d'un cristal temporel photonique, un système dont les propriétés optiques sont modulées périodiquement dans le temps par un champ électromagnétique. Cette avancée expérimentale, obtenue grâce à un métamatériau plasmonique fonctionnant aux fréquences térahertz, ouvre de nouvelles perspectives pour contrôler les interactions entre la lumière et la matière, ainsi que les pertes optiques.
Les hétérostructures de nitrure offrent des propriétés optoélectroniques remarquables grâce à l’assemblage de semi-conducteurs à l’échelle nanométrique. Néanmoins, comprendre l’influence des contraintes mécaniques sur leurs propriétés lumineuses reste un défi. Dans ce contexte, des chercheurs du CEA-Irig ont développé un dispositif pour cartographier simultanément, avec une précision submicrométrique, les déformations et l’émission lumineuse de micro-fils InGaN/GaN destinés à l’optoélectronique.
Des scientifiques du CEA-Iramis ont achevé la mise en service de PANORAMIX, une nouvelle plateforme expérimentale dédiée à la photoémission résolue en angle, en temps et en spin. Cet instrument permet d’étudier la dynamique ultrarapide des électrons et de leur degré de liberté de spin dans les matériaux quantiques, avec une résolution temporelle de l’ordre des femtosecondes et picosecondes.
Dans les tokamaks, une attention particulière est portée depuis plusieurs années aux configurations plasma à triangularité négative, par opposition à la plus traditionnelle triangularité positive. Des simulations numériques, réalisées par des chercheurs du CEA-IRFM, confirment que cette configuration permet de réduire la turbulence dans le plasma, améliorant ainsi le confinement de l’énergie et les performances des futures centrales à fusion.
Des équipes du CEA-IRAMIS, en collaboration avec le CNRS, l’ENSICAEN et l’Université de Caen Normandie, montrent qu’un faisceau d’ions peut faire apparaître spontanément de très fines “rides” régulières à la surface du titanate de strontium. Cette approche permet de structurer des surfaces à très petite échelle, tout en analysant précisément les transformations induites dans le matériau.
Face à l’augmentation continue de la consommation d’énergie et à ses impacts environnementaux, le développement de stratégies visant à réduire les émissions de carbone et à valoriser le CO₂ constitue un enjeu majeur. Dans ce contexte, des chercheurs du CEA-Irig ont développé et caractérisé des cathodes (électrodes capables de catalyser des réactions chimiques) moléculaires pour convertir le CO₂ en produits utiles, avec de potentielles applications industrielles.
L'odorat, l'un des cinq sens humains, représente à ce jour le plus complexe à reproduire. La détection et la mesure d'odeurs constituent un défi scientifique et technologique majeur. Des chercheurs du CEA-Irig sont parvenus à développer un nouveau nez électronique biomimétique aux performances jusqu'ici inégalées, ouvrant la voie à une nouvelle génération de dispositifs dont les capacités pourraient se rapprocher de celles du nez humain.
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Acteur majeur de la recherche, du développement et de l'innovation, le CEA intervient dans quatre grands domaines : énergies bas carbone, défense et sécurité, technologies pour l’information et technologies pour la santé.