Numéro 72 : Décembre 2022

Numéro 71 : Octobre 2022

Numéro 70 : Juin 2022

Numéro 69 : Avril 2022

Numéro 68 : Février 2022

Numéro 67 : Décembre 2021

Numéro 66 : Octobre 2021

Numéro 65 : Juin 2021

Numéro 64 : Avril 2021

La suprématie quantique remise en question
Google avait publié en octobre dans Nature les performances hors normes d’un ordinateur quantique de 54 qubits, et annoncé l’avènement de la suprématie quantique. Quelques semaines plus tard, une équipe Irig/Flatiron Institute (États-Unis) a reproduit des calculs très similaires avec un simple ordinateur portable.
Google a réussi un exploit en opérant une « vraie » machine quantique à 54 qubits physiques. Et en réalisant en 200 secondes un calcul qui aurait pris 10 000 ans aux meilleures machines classiques. Mais cette estimation oublie un aspect-clé : avec les problèmes de précision et de décohérence inhérents à l’ordinateur quantique, chaque opération est entachée d’un taux d’erreur de 1%.
La priorité n’est pas d’additionner les qubits
L’équipe Irig/Flatiron Institutea considéré qu’avec ces erreurs, l’ordinateur de Google n’utilisait pas – loin s’en faut – toute la puissance quantique. Elle a simulé son fonctionnement réel, avec des algorithmes de compression d’états quantiques, sur un ordinateur de bureau grand public. Quelques heures ont alors suffi pour reproduire des calculs qui auraient pris des dizaines d’années d’après Google.
Cette démonstration replace le débat au bon endroit : la priorité n’est pas d’additionner les qubits mais d’améliorer la fidélité des calculs, ce qui pose encore de redoutables problèmes théoriques et pratiques. Dans cette histoire, Irig s’est doté d’un outil unique pour évaluer les performances actuelles et futures de l’ordinateur quantique. L’institut a déjà obtenu plusieurs financements pour poursuivre ces travaux.
Contact : xavier.waintal@cea.fr
Le fait marquant sur le site de l'Irig.

Mélanome : l’IBS étudie une piste vaccinale
Peut-on combattre le mélanome, un cancer de la peau très agressif, en stimulant le système immunitaire du patient ? L’IBS, l’Établissement français du sang et l’IAB Grenoble étudient le sujet en misant sur des antigènes protéiques caractéristiques de la tumeur. Celles-ci seraient vectorisées par une particule non infectieuse dérivée de l’adénovirus.
Il serait ainsi possible d’obtenir une réponse forte, là où les cancers parviennent habituellement à « endormir » le système immunitaire. De plus, ce type de vaccin serait facile à produire à grande échelle.
Les travaux portent sur la production de vecteurs et sur des tests in vivo et in vitro. Ils font notamment l’objet d’une thèse conduite par Solène Besson, récente lauréate du prix de la fondation d’entreprise Silab – Jean Paufique. Son laboratoire recevra à ce titre un financement de 20 000 euros par an sur trois ans.
Contact : solene.besson@ibs.fr

Les matériaux 2D magnétiques, nouvelle voie vers les skyrmions ?
Les skyrmions, ces quasiparticules de spin pressenties pour de nouvelles mémoires magnétiques, peuvent être générés dans des monocouches de dichalcogénures de métaux de transition (TMD). C’est en tout cas la prédiction du travail collaboratif réalisé par Spintec avec UMPhy (CNRS/Thales) et NIMTE (Chine).
L’étude a porté sur le TMD de type Janus MnSeTe ou MnSTe, constitué d’une couche de manganèse placée entre deux couches de chalcogènes différents pour créer l’asymétrie nécessaire aux interactions magnétiques favorables à l’existence des skyrmions. Ces derniers sont stabilisés à des températures jusqu’à 150K, en présence d’un champ magnétique.
L’exploration expérimentale de cette nouvelle voie a débuté. Objectif : élargir la panoplie des « matériaux à skyrmions » au-delà des multicouches magnétiques métalliques.
Contact : mair.chshiev@cea.fr

Pile à combustible : le Nafion éclairé par les réseaux de neurones
Même avec les faisceaux de l’ESRF et de l’ILL, il est impossible de déterminer précisément la structure multiéchelle (du nanomètre au centimètre) du Nafion en fonction de sa teneur en eau. Or, ce paramètre est une des clés du rendement des piles à combustible PEMFC. Pour contourner la difficulté, une équipe Irig s’est appuyée sur un réseau de neurones convolutif.
Celui-ci a effectué un apprentissage sur les données nanostructure/teneur en eau des surfactants ioniques, dont le comportement est bien connu. Puis la nanostructure du Nafion pour différentes teneurs en eau a été exprimée sous forme d’une distribution de comportements des surfactants ioniques, assortie de probabilités. L’auto-organisation du Nafion est ainsi décrite par analogie, sans modèle ni hypothèse initiale, avec une précision nettement améliorée.
Contact : stefano.mossa@cea.fr

Plus froide, plus sensible, moins chère : la DNP-RMN change de braquet
La polarisation dynamique nucléaire (DNP) permet d’augmenter la sensibilité d’une expérience de RMN de plusieurs ordres de grandeur. Deux équipes d’Irig viennent de décupler encore cette capacité grâce à une instrumentation issue de dix ans de travaux et protégée par sept brevets. Il devient possible de mener des observations à 35 K, contre 100 K jusqu’ici, pour un coût d’exploitation quotidien de quelques dizaines d’euros.
Les chercheurs ont remplacé le refroidissement par flux perdu d’azote à 77 K par un système de cryostats composé d’échangeurs, d’un cryo-réfrigérateur et de la tête de sonde RMN. Ce dispositif permet de refroidir un flux d’hélium en circuit fermé pour thermaliser et entraîner le porte-échantillon à plusieurs dizaines de milliers de tours/seconde. Cet équipement unique au monde est accessible à des collaborations extérieures.
Contacts : gael.depaepe@cea.fr et eric.bouleau@cea.fr
Le fait marquant sur le site de l'Irig.

RMN et biologie : deux prix pour Paul Schanda
Chercheur à l’IBS et spécialiste des techniques RMN pour l’étude de la dynamique des protéines, Paul Schanda vient de recevoir deux prix internationaux (Varian Young Investigator Award et médaille 2020 des fondateurs de l’ICMRBS) pour l’ensemble de ses travaux. Ce physico-chimiste de formation a créé des passerelles entre les méthodes physiques et la biologie. Il a notamment proposé l’une des premières descriptions des protéines dites « chaperonnes», qui transportent d’autres protéines du lieu où elles sont synthétisées à leur emplacement final, dans les membranes biologiques.
Il a aussi développé une méthode de RMN qui permet d’observer le processus de repliement des protéines, depuis leur forme initiale en « spaghetti » jusqu’à la structure 3D qui détermine leurs interactions avec leur environnement. Paul Schanda est également l’auteur de plus de 70 publications.
Contact : paul.schanda@ibs.fr

Spintronique et optronique, une alliance vertueuse
Spintec a démontré dans le cadre du projet européen Spice une jonction tunnel magnétique (JTM) à écriture optique, 1000 fois plus rapide que son équivalent à écriture électrique. Cette brique technologique pourrait donner naissance à des mémoires non volatiles MRAM aux performances inédites.
Spintec avait établi plus tôt dans le projet que l’aimantation d’une couche termium cobalt se retournait sous l’effet d’un laser femtoseconde. L’écart avec une stimulation électrique était déjà considérable, puisque celle-ci ne peut être plus rapide qu’une centaine picosecondes. Mais il s’agissait d’une démonstration sur matériaux, et non sur une JTM fonctionnelle.
Vers des points-mémoire de 30, voire 20 nanomètres
Cette seconde étape a été franchie récemment. Le problème était de remplacer le contact métallique supérieur de la JTM, habituellement en aluminium et tantale, par un matériau transparent à la lumière laser. Les chercheurs ont retenu l’oxyde d’indium-étain, déjà utilisé dans les écrans LCD. Grâce à des procédés de dépôt et de gravure standard, ils ont réalisé des points-mémoire de 80 nm de diamètre. À terme, ils espèrent descendre à 30, voire 20 nm.
Les mémoires MRAM pourraient hériter ainsi de JTM plus petites, bien plus rapides en écriture et moins gourmandes en énergie grâce à la sobriété du laser. Seule la lecture des informations resterait électrique, au moins à court terme, pour permettre de lire chaque point mémoire individuellement. En effet, la longueur d’onde du laser (800 nm) ne permet pas de le focaliser sur des JTM aussi petites.
Contact : ricardo.sousa@cea.fr

Des résonateurs optomécaniques pour traquer les virus de toutes formes
Où s’arrêtera la technique de nanopesée de virus en spectromètre de masse du CEA-Leti et de l’Irig ? Les chercheurs viennent d’étendre ses possibilités grâce à des nanorésonateurs optomécaniques extrêmement précis. Ils parviennent à détecter et peser unitairement des particules biologiques pesant de quelques mégadaltons au gigadalton. Et en particulier, des virus de forme allongée (rage, Ébola) et des fibres amyloïdes impliquées dans certaines maladies neurodégénératives. Ces « objets » non sphériques étaient presque impossible à analyser avec la précédente génération de résonateurs.
La technique est aussi performante quand les particules sont en très faible concentration. Aussi, le prochain objectif est de la démontrer sur des virus en aérosol. Ces travaux menés avec le CNRS ont été publiés dans Nature Communications.
Contact : sebastien.hentz@cea.fr

Une anode inédite pour batterie lithium-ion
Microscope électronique, RMN, diffraction X et techniques synchrotron, diffusion neutronique… Irig a mis les grands moyens pour caractériser pendant le projet européen Sinbat une anode de batterie lithium-ion à la composition inédite. Elle comportait des domaines actifs de silicium amorphe et de nanoparticules de FeSi₂, dispersés dans une matrice de graphite.
Le silicium accroit la capacité d’incorporation du lithium, donc la densité de stockage d’énergie. Mais son volume triple en phase de charge, ce qui peut contribuer à la dégradation rapide de l’anode. Celle mise en œuvre avec le Liten et Varta, autres partenaires du projet, utilise un matériau nanostructuré développé par la société 3M. Celui-ci minimise l’impact de cette dégradation : après 700 cycles, l’anode conserve près de 70% de sa capacité.
Contact : pierre-henri.jouneau@cea.fr
Le fait marquant sur le site de l'Irig.

Un ERC pour démontrer la fabrication des mémoires SOT-MRAM
Une équipe de Spintec a obtenu un ERC Proof of Concept pour démontrer la fabrication d’une mémoire SOT-MRAM développée lors d’un premier ERC. Principale difficulté : cette mémoire est dotée d’une couche libre magnétique au profil inhabituel. Au lieu d’avoir une forme circulaire simple, elle comporte de nombreux angles. Cette géométrie permet de se passer des micro-aimants, normalement nécessaires pour garantir un fonctionnement reproductible. Mais elle a son revers : la SOT-MRAM ne peut plus être fabriquée avec des outils de lithographie UV standard.
Pour franchir l’obstacle, les chercheurs misent sur l’irradiation ionique et travailleront avec Spin Ion, une start-up spécialisée dans cette technique. En ligne de mire, des SOT-MRAM ultra-rapides, compactes et économes en énergie qui pourraient supplanter les SRAM.
Contact : mihai.miron@cea.fr
Le fait marquant sur le site de l'Irig.

LiteBIRD, du grand froid pour étudier les origines de l’univers
Des chercheurs de l’Irig participent au projet international LiteBIRD de satellite dédié à l’étude des origines de l’univers. Leur mission : développer un refroidisseur capable de délivrer 2 microwatts de refroidissement à 100 mK, une performance encore jamais atteinte dans l’espace. Cet équipement maintiendra en température les deux télescopes de LiteBIRD.
L’équipe a retenu un refroidisseur à quatre étages qui utilise la technique de réfrigération magnétique, bien adaptée aux contraintes spatiales. Le refroidissement est obtenu en appliquant des variations de champ magnétique sur un matériau magnétocalorique. Le grenat d’ytterbium gallium, un nouveau matériau de cette catégorie, a été développé et breveté pour obtenir une densité d’énergie inégalée. La conception du refroidisseur doit être terminée fin 2021.
Contact : jean-marc.duval@cea.fr
Le fait marquant sur le site de l'Irig.

Deux chercheurs de l’Irig distingués par l’IUF
Sélectionnés pour leur excellence en matière de recherche et leur reconnaissance internationale, deux enseignants à l’UGA et chercheurs de l’Irig, sont devenus membres de l’Institut universitaire de France le 1^er octobre pour une durée de cinq ans. Nommée membre Junior, Hélène Malet travaille au sein du groupe Microscopie Électronique et Méthodes de l’IBS. Ses recherches portent sur l’analyse structurale et fonctionnelle de la réplication de bunyavirus, un ordre de virus humains contre lesquels aucun traitement n’est disponible.
Nommé membre Senior, Mairbek Chshiev est chercheur au laboratoire Spintec. Le projet qui lui a valu la reconnaissance de l’IUF concerne la recherche de la meilleure combinaison de matériaux pour la conception d’une électronique durable basée sur l’orbitronique de spin et la spintronique 2D.
Contact : mairbek.chshiev@cea.fr & helene.malet@ibs.fr
Les faits marquants sur le site de l'Irig - Mair Chshiev & Hélène Malet.

Photochromique et photovoltaïque, le double effet des vitrages de demain
Les vitrages de demain pourront-ils à la fois changer de teinte selon l’ensoleillement et produire de l’électricité ? C’est la voie dessinée par une équipe Irig associée à deux partenaires [université Pablo de Olavide (Séville) et société Solaronix (Suisse)] étrangers. Elle a démontré sur une vitre de 23 cm² l’existence d’un effet photochromique et d’un effet photovoltaïque. Ceci grâce à un colorant de la famille des naphtopyranes placé entre deux lames de verre ; il a été développé à cette occasion et breveté.
Pour viser des applications industrielles, les partenaires travaillent sur la stabilité à long terme de ce colorant et sur sa vitesse de décoloration quand la lumière diminue. Autre objectif : améliorer le rendement de conversion photovoltaïque, mesuré à ce jour à 4,2 %. Des prototypes de 1000 cm² devraient être disponibles d’ici 2024.
Contact : renaud.demadrille@cea.fr
Le fait marquant sur le site de l'Irig.

Reconstruire une surface de SiC, une affaire d’ordre et de désordre
Comment se reconstruit la surface d’un wafer de carbure de silicium (SiC) après découpe de sa partie supérieure ? La question est débattue depuis une première observation expérimentale, en 1997. Les travaux de simulation d’une équipe internationale pilotée par Irig, publiés dans Applied Physics Letters, viennent de révéler un mode de reconstruction inédit pour un semiconducteur.
La passivation des liaisons pendantes créées par la découpe n’est pas homogène. Une surcouche ordonnée d’atomes de silicium se forme bien. Mais sous cette couche, on observe un désordre de substitution pour compenser les liaisons pendantes de certains atomes de carbone. Ce résultat intéressera tous les chercheurs qui utilisent le SiC, par exemple en électronique de puissance ou pour faire croître du graphène.
Contact : pascal.pochet@cea.fr

Nanofils : surmonter les très forts écarts de paramètres de maille
Les écarts de paramètres de maille interdisent de nombreuses combinaisons de matériaux. Une équipe Irig – Institut Néel a décidé de lever cet obstacle sur des nanofils semiconducteurs d’arséniure de gallium/arséniure d’indium (GaAs/InAs). Elle forme entre les matériaux une interface de 5 nm constituée d’un alliage ternaire (InGaAs). Sa composition, proche du GaAs à une extrémité, évolue peu à peu vers celle de l’InAs.
Cette interface graduelle par croissance épitaxiale est le fruit d’une thèse menée dans l’équipe. Sa caractérisation montre une absence de défauts et un faible niveau de contraintes, alors que l’écart initial de paramètres de maille est de 7 %. Selon les chercheurs, des écarts jusqu’à 11 % seraient acceptables : de quoi imaginer des dispositifs aux propriétés optoélectroniques inédites.
Contact : moira.hocevar@cea.fr
Le fait marquant sur le site de l'Irig.

Plus besoin de champ magnétique pour stabiliser des skyrmions
Les skyrmions, ces bulles magnétiques pressenties pour être utilisées comme bits dans des mémoires, peuvent être stabilisées sans champ magnétique à température ambiante. Une équipe Spintec vient de le démontrer avec un dispositif dit à « couplage d’échange », déjà employé dans les MRAM. Il associe à la couche ferromagnétique ultrafine qui porte les skyrmions une couche antiferromagnétique. De plus, la taille des skyrmions diminue, ce qui permettrait d’augmenter la densité de stockage des futures mémoires. Les plus petits ont été mesurés à 30 nm, soit cinq fois moins que ceux obtenus jusqu’ici par l’équipe grenobloise.
À noter : pour caractériser son dispositif, Spintec a fait appel à une technique innovante, la microscopie magnétique à centre NV (nitrogen vacancy) , maîtrisée par l’université de Montpellier.
Contact : olivier.boulle@cea.fr
Le fait marquant sur le site de l'Irig.

Tokamak japonais : Irig associé au démarrage
Comment lisser les charges pulsées d’une usine cryogénique de 9 kW à 4,5 K qui refroidit les aimants supraconducteurs d’un tokamak avec de très fortes variations de charge ? Cette question a mobilisé une équipe de l'Irig de 2010 à 2016, quand le CEA concevait l’usine cryogénique de JT-60SA, le tokamak japonais. L’heure est maintenant aux travaux pratiques : après l’assemblage, achevé au printemps, les essais de qualification sont en cours. Ils seront suivis de la mise en froid des aimants supraconducteurs.
Deux chercheurs grenoblois de l'Irig participent à cette phase pendant plusieurs mois, sur place ou à distance. Si tout se passe bien, le tokamak japonais générera son premier plasma au printemps 2021. Quant aux avancées scientifiques de ce projet, elles sont déjà partiellement réutilisées pour ITER.
Contacts : frederic.michel2@cea.fr & christine.hoa@cea.fr

Et si demain la spintronique consommait 1000 fois moins d’énergie ?
Des équipes Irig – CNRS/Thales ont présenté dans Nature un dispositif en rupture avec l’état de l’art de la spintronique. Au lieu de manipuler le spin des électrons avec un nanoaimant, elles utilisent un matériau ferroélectrique. L’énergie nécessaire à l’écriture de l’information est divisée par 1000.
Comme pour les matériaux ferromagnétiques, l’information stockée est non volatile : elle est conservée sans apport d’énergie. L’état de polarisation de l’élément ferroélectrique peut être lu sans avoir à le dépolariser, un problème usuel dans les RAM ferroélectriques.
L’objectif est désormais d’amener vers l’ambiante ces effets observables à 45K. Ces travaux ouvrent la voie à une spintronique basée sur la ferroélectricité, et à des applications innovantes et peu énergivores : mémoires, composants neuromorphiques…
Contacts : jean-philippe.attane@cea.fr et laurent.vila@cea.fr
Le fait marquant sur le site de l'Irig.

Le nez électronique d’Irig gagne encore en finesse
Le nez électronique développé par Irig et valorisé par Aryballe Technologies peut élargir ses débouchés. En particulier s’il est utilisable sur le terrain et avec des plages de température étendues. Une équipe Irig l’a donc soumis à de nouvelles études fondamentales, en croisant approche théorique et expériences.
Elle a analysé l’influence de la longueur d’onde de la source d’émission sur la sensibilité du dispositif. Puis celle de l’épaisseur et de la rugosité des couches métalliques qui accueillent les biocapteurs chargés de traquer les molécules odorantes. Elle a élaboré une méthode de caractérisation des performances optiques du prisme, élément central du nez électronique. Ces résultats vont être exploités dans le cadre d’une thèse pour concevoir une calibration en température adaptée aux mesures sur le terrain.
Contacts : yanxia.hou-broutin@cea.fr et arnaud.buhot@cea.fr
Le fait marquant sur le site de l'Irig.

Ils inventent une photoélectrode durable pour produire de l’hydrogène
S’inspirer de la photosynthèse, utiliser des éléments non toxiques abondants sur Terre, interfacer un semiconducteur de type p qui absorbe la lumière avec un catalyseur moléculaire. Grâce à ces trois principes, une équipe Irig – Institut Néel – EPFL a réalisé une électrode durable pour produire de l’hydrogène par photoélectrolyse, donc sans émission de CO₂.
Le semiconducteur, un oxyde de fer et de cuivre, est recouvert d’une couche nanométrique d’oxyde de titane déposée par ALD. Le catalyseur à base de cobalt est greffé sur cette couche. L’ensemble produit de l’hydrogène à partir de solutions aqueuses.
Cette architecture hybride reste toutefois une technologie de rupture, encore au stade de la recherche fondamentale. En particulier, la densité de courant doit être fortement améliorée.
Contact : vincent.artero@cea.fr
Le fait marquant sur le site de l'Irig.

Des UV sans mercure, la nouvelle promesse des LED
Et si demain, les LED remplaçaient les lampes à mercure (interdites à terme par la convention de Minamata de 2017) pour les multiples applications bactéricides de l’émission UV ? Une équipe Irig – Institut Néel vient de réaliser une belle avancée dans ce domaine. Elle a réussi à augmenter fortement le dopage p d’une LED UV en nitrure d’aluminium (AlN) en ajoutant au magnésium, matériau de dopage, une faible fraction d’indium. De plus, elle a structuré l’AlN en nanofils et non en couche mince, ce qui facilite la relaxation des contraintes générées par le dopant. Une jonction p – n à nanofils d’AlN a été réalisée, deux brevets ont été déposés.
Cette avancée pourrait remédier au principal défaut des LED UV actuelles : leur faible efficacité (ratio photons extraits/charges injectées). Une thèse est en cours pour le démontrer à l’échelle d’une LED complète.
Contact : bruno.daudin@cea.fr
Le fait marquant sur le site de l'Irig.

Photovoltaïque : comprendre les instabilités des pérovskites hybrides
Les cellules photovoltaïques à base de pérovskites hybrides atteignent des rendements de plus de 20%. Mais elles vieillissent mal… Aussi, des équipes d’Irig et de l’INES ont mené une étude approfondie des mécanismes de formation du matériau de référence MAPbI₃ (iodure de methylammonium et de plomb), synthétisé en couches minces.
Ce travail a mis en évidence l’instabilité intrinsèque de MAPbI₃, qui se décompose lorsqu’il est soumis à une contrainte mécanique (liée ici à l’apparition spontanée d’une phase de pérovskite chlorée MAPbCl₃), ainsi qu’une variabilité importante de sa structure cristalline. Ces résultats ont permis d’expliquer le comportement des cellules réalisées à partir des couches minces étudiées. De nouveaux matériaux plus complexes dérivés de MAPbI3, prometteurs par leur stabilité accrue, bénéficieront de cette approche originale.
Contact : stephanie.pouget@cea.fr
Le fait marquant sur le site de l'Irig.

Le problème quantique à N corps résolu jusqu’à l’ordre 15
C’est un résultat important pour la physique théorique : une équipe de l'Irig – Institut Néel – Flat Iron Institute (États-Unis) a conçu un algorithme qui résout le « problème quantique à N corps » jusqu’à des processus d’ordre 15
Le problème quantique à N corps décrit à l’échelle atomique des phénomènes que les approches standard (en « champ moyen ») n’arrivent pas à modéliser. Par exemple, le fait que les cuprates, des matériaux conducteurs électriques, deviennent supraconducteurs à des températures pouvant atteindre 160 K. Mais sa résolution bute sur le nombre d’opérations à réaliser. À l’ordre 3, il faut calculer les influences mutuelles entre 3 corps, à l’ordre 4, entre 4 corps, etc. À l’ordre 15, l’ordinateur doit effectuer pas moins de 1000 milliards d’opérations !
Un algorithme qui permet de passer de l’ordre 7 à l’ordre 15
Cette difficulté limitait jusqu’ici les calculs à l’ordre 7 environ. L’algorithme développé par l’équipe de l'Irig allège radicalement la tâche de l’ordinateur : seulement 32 768 opérations à l’ordre 15 ! Il a été validé en apportant la première solution numérique exacte du problème Kondo hors équilibre, un comportement particulier de certains conducteurs électriques à basse température. Les chercheurs continuent à étudier leur algorithme pour en évaluer les possibilités. Ils ont déjà identifié des pistes prometteuses en informatique quantique : le problème quantique à N corps permet de décrire avec précision la physique d’un ensemble de bits quantiques réels, au-delà des formes simplifiées à l’extrême utilisées par les mathématiciens.
Contact : xavier.waintal@cea.fr
Le fait marquant sur le site de l'Irig.

Vers des disques quantiques Al/Ge parfaitement maîtrisés ?
Comment se comporte de l’aluminium (Al) chauffé au-delà de 250°C au contact d’un nanofil de germanium (Ge) ? Pour le savoir, une équipe de l'Irig a observé la réaction sous un microscope électronique à transmission. Elle a constaté que l’Al se propage dans le nanofil selon un front bien délimité ; quant au Ge, il est repoussé et s’extrait en surface. La vitesse de propagation est constante si la température appliquée reste inchangée et que le diamètre du nanofil est régulier. En revanche, une baisse de quelques degrés stoppe le processus, sans phénomène d’inertie. Il est possible de le poursuivre jusqu’à obtenir un nanodisque (moins de 10 nm) de Ge bordé de part et d’autre d’Al. L’ensemble constitue un excellent disque quantique qui associe un semiconducteur et deux contacts métalliques de très faible résistivité.
Contact : eric.robin@cea.fr

Une jonction tunnel magnétique qui bat des records de vitesse
Une équipe de l'Irig a développé une jonction tunnel magnétique (JTM) ultra-rapide, utilisable par exemple pour stocker des événements générés par des rafales stroboscopiques. Cette JTM compte une couche terbium-cobalt dont l’aimantation se retourne sous l’effet d’un laser femtoseconde ; l’autre couche magnétique est constituée d’un matériau à direction d’aimantation stable. L’alignement ou l’opposition des deux aimantations fait varier un courant électrique mesuré en sortie. Le laser, un million de fois plus rapide qu’une impulsion électrique, a l’avantage de consommer beaucoup moins d’énergie. Ces résultats ont été obtenus dans le cadre d’un projet européen qui s’achève en 2020. Objectif final : réaliser un démonstrateur de ce dispositif spintronique à écriture optique et lecture électrique.
Contact : ricardo.sousa@cea.fr

Une technique originale pour fonctionnaliser des micropores
Des chercheurs de l’Irig sont parvenus dans le cadre d’un projet ANR à fonctionnaliser électrochimiquement des micropores en silicium. Ils disposent ainsi de biocapteurs très sensibles, utilisables pour l’analyse de cellules vivantes. Leur procédé est inspiré de l’électrochimie bipolaire et mobilise deux électrodes placées de part et d’autre du pore. Habituellement, cette technique nécessite des tensions inversement proportionnelles à la taille du pore. Aussi, l’équipe a déposé sur la puce une couche nanométrique d’oxyde de silicium, puis a retiré cet oxyde seulement au niveau du micropore. Les lignes de champ sont canalisées et la tension nécessaire est divisée par 100 ! Cette méthode, appelée électro-fonctionnalisation sans contact, est applicable à des pores traversants ou planaires.
Contact : aurelie.bouchet-spinelli@cea.fr
Le fait marquant sur le site de l'Irig.

Électronique CMOS et dispositif quantique : la cohabitation s’organise
De l’électronique digitale et analogique associée à un dispositif quantique, sur un substrat FD-SOI refroidi à 110 mK. C’est la physionomie singulière du circuit réalisé par une équipe CEA-Leti – Irig et présenté en conférence en février. Cette preuve de concept est fidèle aux exigences des futurs circuits à bits quantiques. En particulier, les chercheurs ont montré qu’on pouvait faire monter des transistors à plusieurs GHz, même à 110 mK, tout en maintenant la dissipation thermique sous les 300 µW environ du réfrigérateur à dilution du circuit. Autre enseignement : le silicium confirme son potentiel comme matériau de base des qubits, avec les avantages offerts par les décennies d’expérience CMOS de l’industrie. Ce projet a été réalisé dans le cadre de Quantum Silicium Grenoble.
Contact : loick.leguevel@cea.fr

Premiers pas vers une vanne de spin avec des isolants électriques
Des chercheurs de l'Irig associés à des équipes françaises et internationales ont obtenu un couplage dynamique entre deux couches magnétiques en grenat d’yttrium fer séparées par un substrat de grenat de gadolinium et gallium. Ces matériaux sont tous de très bons isolants électriques. Le substrat, qui n’est ni magnétique, ni conducteur électrique se laisse cependant traverser par l’information de spin quand elle est portée par des phonons chiraux, qui sont des déformations élastiques de son réseau cristallin polarisées circulairement. Le couplage est beaucoup plus efficace qu’avec un métal. Il peut donc être obtenu avec une consommation d’énergie minimale et sans effet Joule. Parmi les applications possibles de cette vanne de spin isolante : la communication entre qubits dans les futurs ordinateurs quantiques.
Contact : olivier.klein@cea.fr


Le germanium, un nouveau venu au pays de la spin-orbitronique
Peut-on obtenir un effet de magnétorésistance unidirectionnelle (résistance induite par un courant ) – ou UMR – avec un semiconducteur comme le germanium ? Oui : une équipe de Spintec l’a démontré dans une récente publication. Certes, cet effet avait déjà été observé sur deux matériaux non magnétiques, d’usage plutôt rare. Mais avec le germanium, il est 100 fois plus intense. Pour les chercheurs, l’UMR trouve son origine dans le gaz d’électrons en surface du matériau ; le spin de ces électrons s’aligne perpendiculairement à leur déplacement. Le phénomène a été modélisé de façon satisfaisante en collaboration avec l’Unité mixte de physique CNRS-Thales à Palaiseau. Ce résultat relance les travaux sur un transistor à spin : en faisant varier la tension de grille, l’UMR permettrait de modifier ou de conserver l’état des spins injectés depuis la source.
Contact : matthieu.jamet@cea.fr
Le fait marquant sur le site de l'Irig.

Des skyrmions dix fois plus rapides qu’Usain Bolt
Une équipe Spintec – Institut Néel – CNRS est parvenue à déplacer des skyrmions dans une tricouche platine/cobalt/oxyde de magnésium à la vitesse record de 100 mètres/seconde. Ceci avec des densités de courant minimes et à température ambiante ! L’épaisseur des couches (quelques nanomètres), synonyme de très faible consommation d’énergie est la clé de ce résultat. Les skyrmions, ces quasi-particules nanométriques, confirment à cette occasion leur potentiel comme futurs bits dans des mémoires ou pour des opérations de logique. Le comportement des skyrmions a été modélisé, avec une bonne correspondance entre théorie et observations. Grâce à ces avancées, un nouveau projet visant cette fois à atteindre des déplacements à 1 km/s a été lancé. Il est porté par Spintec et rassemble six équipes françaises et allemandes.
Contact : olivier.boulle@cea.fr

273 K, nouveau record de température pour le laser germanium
Une équipe Irig-Leti associée à des chercheurs suisses de l'Institut Paul Scherrer a obtenu un effet laser jusqu’à 273 K (0° C) grâce à un résonateur en alliage germanium/étain (Ge/Sn) légèrement déformé. L’émission dans l’infra rouge est générée par pompage optique. Ce résultat marque une nouvelle étape vers de futurs lasers germanium intégrés sur silicium ; le premier article publié sur ce sujet, en 2015, faisait état d’un effet laser du GeSn à 90 K. Le Leti a assuré la croissance épitaxiale des couches cristallines de GeSn sur des wafers silicium. Irig a réalisé les résonateurs et la caractérisation optique. Pour se rapprocher encore de la température ambiante, les chercheurs poursuivent leurs travaux en jouant sur deux facteurs : la proportion d’étain dans l’alliage (16% aujourd’hui) et l’intensité de la déformation appliquée au matériau.
Contact : nicolas.pauc@cea.fr et vincent.reboud@cea.fr
Le fait marquant sur le site de l'Irig.

Astrophysique : des technos Irig refroidissent les capteurs de Desi
Conçus à l’orée des années 2000, puis transférés à Thales en 2005, les petits cryo-réfrigérateurs « pulse tube » de l’Irig continuent à faire parler d’eux ! Ils refroidissent les 30 capteurs de lumière du spectrographe Desi (Dark Energy Spectroscopic Instrument, collaboration internationale impliquant l’IRFU) qui va établir une gigantesque cartographie du ciel. Dans cinq ans, les scientifiques disposeront de la carte 3 D la plus détaillée de l’Univers et pourront remonter des milliards d’années en arrière pour comprendre son évolution. Ces cryo-réfrigérateurs séduisent en raison de l’absence de pièce mobile dans la partie froide : leur fiabilité est exceptionnelle, sans aucune maintenance. Irig continue à les améliorer pour de nouvelles applications plus froides. Il développe notamment pour l’ESA des versions destinées à des chaines cryogéniques capables de se rapprocher du zéro absolu.
Contact : ivan.charles@cea.fr
Le communiqué de presse sur le site de l'Irig.


Simple comme une conversion spin-charge
Une équipe internationale incluant des chercheurs d’Irig a présenté un dispositif simple et performant pour convertir un courant de spin en courant électrique. Il est constitué d’un substrat de titanate de strontium (SrTiO₃) sur lequel de l’aluminium est déposé à température ambiante. Ce dépôt « pompe » l’oxygène du substrat et rend le SrTiO₃ conducteur. Les spins accumulés dans le gaz d’électrons 2D qui se forme à sa surface peuvent être convertis en courant électrique. La conversion est modulée grâce à une simple grille électrostatique. Le phénomène est d’autant plus remarquable qu’il est obtenu sans matériaux ferromagnétiques. De plus, le facteur de conversion est 10 à 100 fois plus élevé qu’avec un matériau de référence comme le platine. De quoi ouvrir la voie à de nouveaux concepts de mémoires ou de transistors.
Contact : laurent.vila@cea.fr
Le Fait marquant sur le site de l'Irig.

Vers un accès simplifié aux propriétés topologiques des matériaux
Comment démontrer que la fonction d’onde des électrons du graphène possède une singularité topologique qui rend ce matériau exceptionnel ? Par une simple mesure de résistance électrique, comme l’ont montré les lauréats du prix Nobel de physique 2010. Mais cette mesure nécessite du graphène ultra-pur et un très fort champ magnétique. Une équipe internationale qui compte des chercheurs de l’Irig vient de publier dans Nature une nouvelle technique complémentaire. Un microscope à effet tunnel est utilisé pour observer la réorganisation des électrons au voisinage d’un atome d’hydrogène déposé à la surface du graphène. On observe alors dans la densité électronique des dislocations qui matérialisent la singularité topologique. Cette méthode pourrait contribuer à une meilleure compréhension des propriétés des matériaux.
Contact : vincent.renard@cea.fr
Le communiqué de presse sur le site de l'Irig.

Fromage, vin et framboise au menu des biocapteurs olfactifs
Ce n’est encore qu’une preuve de concept. Mais elle ouvre de belles perspectives. Des chercheurs de l’Irig associés à une équipe dijonnaise ont obtenu des biocapteurs olfactifs capables de fixer et de reconnaître des composés aromatiques de fromage (acide hexanoïque), de vin (hexanal) et de framboise (ß-ionone). Ceci à partir de « protéines de liaison aux odorants (protéines issues du système olfactif) » du rat dont ils ont conçu et évalué plusieurs variants génétiques. Ces biocapteurs ont une très faible limite de détection, une sélectivité élevée et une bonne reproductibilité de mesure. De nouveaux variants de ces protéines permettraient donc d’identifier d’autres composés organiques volatils (COV) pour des besoins industriels ou domestiques. Alors que le nez humain, très vite saturé par les COV, a beaucoup de mal à remarquer leur présence.
Contact : yanxia.hou-broutin@cea.fr
Le fait marquant sur le site de l'Irig.

Les mémoires SOT-MRAM gagnent en densité
Plus fiable sur la durée et plus rapide que la mémoire STT-MRAM, la mémoire SOT-MRAM reste pénalisée par son encombrement. Sa cellule mémoire compte en effet typiquement deux transistors (un pour la lecture, un pour l’écriture), contre un seul pour la STT-MRAM. Un handicap qu’une équipe Spintec – Leti vient de réduire : elle a réalisé un réseau de mémoires SOT-MRAM dont le transistor de lecture est remplacé par une diode unidirectionnelle. À la clé, un gain en densité de 20% sans recul des performances en vitesse et en endurance. L’essentiel du travail a porté sur l’architecture et sa validation, notamment pour la phase de lecture. Les chercheurs, déterminés à améliorer encore la densité, préparent déjà une nouvelle architecture encore plus compacte.
Contact : gregory.dipendina@cea.fr

La protéomique face aux pièges de la p-value
Comment éviter aux chercheurs en protéomique, peu formés aux méthodes statistiques, de commettre des erreurs dans leur utilisation et d’engendrer ainsi de fausses découvertes ? La question mobilise une équipe de l’Irig qui a signé quatre publications sur ce sujet dans des revues internationales en 2018 et 2019. Elle s’intéresse en particulier au risque de mauvaise interprétation de la p-value (ou « probabilité critique » en français), qui évalue la significativité d’un résultat en fonction de l’échantillon observé. La protéomique est concernée au premier chef : grâce aux progrès de la spectrométrie, elle manipule des volumes de données croissants dont l’analyse se complexifie. Aussi, l’équipe Irig multiplie les actions de sensibilisation : clarification du vocabulaire statistique, conception de protocoles simplifiant le contrôle des analyses d’échantillons, etc.
Contact : thomas.burger@cea.fr
Le fait marquant sur le site de l'Irig.

Les méthodes DFT dopent la conception de nouvelles enzymes
Comment les méthodes de calcul DFT (théorie de la fonctionnelle de la densité) et la diffusion de neutrons aux petits angles peuvent-elles être combinées pour créer de nouvelles enzymes ? C’est le sujet d’un article publié par une équipe internationale comprenant des chercheurs de l’Irig et de l’ILL. Il rappelle en particulier que la DFT, utilisée au départ pour des systèmes de quelques dizaines d’atomes, atteint voire dépasse aujourd’hui les 100 000 atomes. Ceci grâce à une approche qui calcule la structure électronique du système à partir de celle de blocs plus petits (exemple : chacun des acides aminés d’une protéine). La taille mémoire requise et le temps d’exécution restent ainsi très raisonnables. Irig, qui a publié quatre articles sur les méthodes DFT par ondelettes cette année, collabore sur ce sujet avec des chercheurs de Boston et de Kobé (Japon).
Contact : luigi.genovese@cea.fr


Lire et modifier un bit quantique, mode d’emploi
Les chercheurs grenoblois (équipe Irig — Leti — CNRS) avaient créé l’événement en 2016 en réalisant un bit quantique en technologie CMOS 300 mm, basé sur des trous et non des électrons. Ils sont désormais capables de lire l’état du qubit grâce à une méthode par réflectométrie de grille, tout en modifiant son état par l’application de signaux micro-onde sur la grille. Leur technique de lecture manque encore de précision. Mais elle permettra de caractériser rapidement les qubits fabriqués à Grenoble : temps de cohérence, temps de relaxation etc. De plus, elle sera facile à dupliquer pour de futurs circuits à plusieurs qubits. Ces résultats ont été publiés dans Nature Communications. Ils suivent de peu une autre publication grenobloise parue dans Nature Nanotechnology, cette fois sur la lecture haute fidélité de qubits à électrons.
Contact : romain.maurand@cea.fr
Le fait marquant sur le site de l'Irig.

MoSe₂ : des couches continues sur grandes surfaces, c’est possible
Doté de bonnes propriétés optiques mais rétif aux procédés de dépôt, le séléniure de molybdène (MoSe₂) échappait jusqu’ici aux chercheurs en microélectronique. Ces derniers vont reprendre espoir avec les récents travaux de trois laboratoires de physique de l’Irig. Ils ont réalisé une couche continue et uniforme de MoSe₂ grâce à l’épitaxie par jets moléculaires sur un substrat de graphène. Les grains sont de bonne qualité cristalline et s’orientent comme ceux du graphène. Le matériau peut absorber jusqu’à 15% du spectre lumineux. Ce résultat a été obtenu sur une surface d’1 cm² : on est loin des wafers 300 mm. Mais le procédé peut être déployé à plus grande échelle et offre des perspectives bien supérieures à l’exfoliation et au report de MoSe₂ pratiqués aujourd’hui. Ces travaux ont été publiés dans la revue ACS Nano.
Contact : matthieu.jamet@cea.fr
Le fait marquant sur le site de l'Irig.

Des galeries de graphène pour muscler les supercondensateurs
Les feuillets de graphène peuvent-ils être plus performants que le charbon actif comme matériau d’électrode des supercondensateurs ? Oui, d’après des chercheurs de l’Irig associés à deux équipes CNRS (Cirimat à Toulouse et IMN à Nantes). Mais pas avec n’importe quel graphène : avec de l’oxyde de graphène réduit (RGO) dont les feuillets sont espacés à l’aide d’alcanes nanométriques qui jouent le rôle de molécules-piliers. Ces alcanes empêchent les feuillets du RGO de se réagréger, ce qui réduirait fortement la surface disponible à l’adsorption d’ions et les propriétés de stockage du matériau. Ils créent entre les feuillets des galeries dans lesquelles les ions circulent facilement. Leur densité est optimisée pour qu’ils ne freinent pas cette circulation ionique. La capacité volumique du RGO ainsi modifié est quatre fois supérieure à celle du RGO classique.
Contact : florence.duclairoir@cea.fr
Le fait marquant sur le site de l'Irig.

Biomarqueurs : un laboratoire microfluidique qui bat des records
Aujourd’hui, la préparation d’un échantillon de sang pour une recherche de marqueurs par spectrométrie de masse se déroule sur deux jours. Avec le laboratoire microfluidique présenté récemment par le Leti, ce délai est ramené à deux heures ! À partir d’un prélèvement de sang, cet instrument transportable réalise de manière automatique et intégrée les étapes du process, de l’extraction du plasma à la purification des peptides. Ces derniers se prêtent alors à une détection de biomarqueurs caractéristiques de pathologies cardiaques, neurologiques, hépatiques, etc. Baptisé Pep’s (PEPtides Saver), ce démonstrateur a été développé sur des fonds Carnot par le Leti, Clinatec et l’Irig. Le traitement des échantillons sanguins est adaptable en durée, température, quantités, etc. Le Leti a déposé deux brevets et recherche un partenaire industriel.
Contact : marie-line.cosnier@cea.fr


Codes de correction d’erreurs : l’ordinateur quantique est-il possible ?
Les codes de correction d’erreurs quantiques, développés par les mathématiciens pour contrôler la variabilité des états de chaque bit quantique, sont-ils pertinents d’un point de vue pratique ? Un physicien de l’Irig s’est penché sur la question et ses conclusions sont plutôt pessimistes. Il constate que les théoriciens ont utilisé des modèles d’erreurs qui ne prennent pas en compte des erreurs plus rares, mais fatales pour la précision des calculs. Concrètement, il faudrait des codes de correction qui rendraient ces erreurs un million de milliard de fois moins fréquentes pour que l’ordinateur quantique livre des résultats fiables ; une hypothèse très peu plausible. L’article, publié dans Physical Review, est un des premiers à formuler un avis négatif sur ce sujet, ce qui suscite beaucoup d’intérêt.
Contact : xavier.waintal@cea.fr
Le fait marquant sur le site de l'Irig

Changement de recette pour les mémoires MRAM
Une équipe de Spintec a trouvé un nouveau levier pour améliorer la rétention de ses mémoires MRAM : elle remplace le tantale par du tungstène dans les empilements des jonctions tunnel magnétiques. La fabrication de ces empilements comprend en effet un recuit nécessaire à la cristallisation de la jonction. Pendant ce recuit, le tantale tend à diffuser vers la barrière tunnel et à en absorber l’oxygène. Il absorbe aussi une partie du fer de l’électrode magnétique et en modifie la composition chimique. La magnétorésistance et la durée de stockage de l’information (rétention) de la MRAM sont alors altérées. Cette diffusion indésirable apparaît au-delà des 300 °C, alors que les recuits peuvent être effectués à 400 °C. Mieux vaut remplacer le tantale par du tungstène, qui migre moins et capte moins de fer lors des recuits.
Contact : bernard.dieny@cea.fr
Le fait marquant sur le site de l'Irig

Un pas de plus vers le stockage magnétique très haute densité
Des chercheurs grenoblois de l’Irig travaillant à l’ESRF maîtrisaient l’obtention dans un réacteur CVD d’une monocouche de graphène sur des monocristaux d’iridium, avec une période de 2,5 nm. Quant à l’Institut Lumière Matière de Lyon, il savait réaliser des nanoparticules de fer-platine, les organiser à l’échelle atomique et leur conférer une aimantation. Les deux équipes ont uni leurs forces. En déposant les nanoparticules lyonnaises sur le substrat grenoblois, elles ont abouti à ce qui pourrait devenir un jour un support de stockage magnétique ultra haute densité. À titre de comparaison, les plus petits points mémoire actuels sont 72 fois plus grands (15 nm x 30 nm) ! Les chercheurs poursuivent cette collaboration. Objectif : réaliser des dépôts de fer-platine sur d’autres substrats nanostructurés.
Contact : gilles.renaud@cea.fr
Le fait marquant sur le site de l'Irig

Trois bourses ERC Advanced pour des chercheurs Irig
Sur les 31 bourses ERC Advanced attribuées fin mars par le Conseil européen de la recherche (ERC) à la France, 5 sont grenobloises, dont 3 pour des chercheurs de l'Irig. Martin Blackledge étudie le comportement structurel et dynamique des machines de réplication virale. Renaud Demadrille développe des cellules photovoltaïques à colorants, à transmission optique variable et auto-adaptable. Enfin, Giovanni Finazzi se penche sur la photosynthèse dans le plancton marin, capable d’absorber presque autant de CO₂ que les forêts tropicales. Les bourses ERC Advanced sont décernées à des chercheurs expérimentés, au minimum 12 ans après leur thèse. Elles peuvent atteindre jusqu’à 3,5 millions d’euros par projet, dont 1 million pour des équipements ou l’accès à de grands instruments. Les montants précis se négocient projet par projet.
Contact : thibaut.david@cea.fr
Le fait marquant sur le site de l'Irig


Et si les skyrmions changeaient de chiralité magnétique ?
Les skyrmions, ces quasi-particules magnétiques de quelques nanomètres, n’ont pas fini de faire rêver le monde de la spintronique. Une équipe Spintec – Institut Néel – LSPM (Laboratoire des sciences des procédés et des matériaux – CNRS) vient de montrer que l’interaction à l’origine du sens de rotation des spins dans les skyrmions (chiralité) est modulée linéairement par une tension de grille. Extrapolé au-delà des tensions de l’étude, ce phénomène pourrait aller jusqu’à un renversement de la chiralité magnétique. Le skyrmion, utilisé comme unité de logique magnétique, serait alors facilement manipulable par une tension. Les travaux se poursuivent grâce à un financement ANR pour appliquer des tensions supérieures et confirmer l’existence de ce renversement. Les chercheurs veulent aussi explorer plus avant le comportement irréversible obtenu lors de mises sous tension plus longues.
Contact : helene.bea@cea.fr

C’est fou ce qu’on peut faire avec le pompage de spin
Les chercheurs de Spintec avaient exploité en 2016 le « pompage de spin », pour étudier les fluctuations de spin dans des couches ultra-minces. Associés avec d’autres équipes (LPS Orsay, OPTIMAG Brest, CIME), ils viennent de montrer le caractère générique de cette méthode. Elle est efficace quel que soit le mode de transport des spins, électrique ou magnonique. Mais aussi, quand la transition de phase est de type ferromagnétique à paramagnétique, ou antiferromagnétique à paramagnétique. L’étude a porté sur plusieurs combinaisons de matériaux injecteurs et absorbeurs de spin, le pompage s’effectuant de l’un à l’autre. Il sera désormais plus simple de caractériser le paramètre d’ordre de matériaux en couches nanométriques. Alors que jusqu’ici, ces mesures imposaient le recours à des techniques avancées de lithographie.
Contact : vincent.baltz@cea.fr

Un nouveau pas vers des LED UV performantes
Comment améliorer le rendement et la durée de vie des LED UV à 265 nm, sachant que le dopage p des matériaux constituant la barrière de la zone active reste difficile ? Une équipe Irig – Institut Néel vient de réaliser une avancée significative sur ce sujet dans le cadre d’un projet ANR. Elle ajoute au matériau de dopage, le magnésium, une faible fraction d’indium. En parallèle, elle utilise des nanofils de nitrure d’aluminium, et non des couches minces, pour faciliter la relaxation des contraintes générées par le dopant. La limite de solubilité du magnésium est ainsi décuplée. L’équipe veut maintenant passer du démonstrateur au prototype. Avec l’interdiction progressive du mercure, les LED à 265 nm vont se multiplier dans des applications comme la désinfection de l’eau et de l’air ou la détection de fausse monnaie.
Contact : bruno.daudin@cea.fr


Germanium-étain, le tandem gagnant de la photonique silicium ?
Une équipe Irig-Leti a obtenu une émission laser en infrarouge moyen (2,7 à 3,2 microns) à 230 K, dans une nanostructure en alliage germanium-étain (GeSn). Ce résultat ouvre la voie à des sources photoniques intégrables sur puce silicium, et non rapportées une à une sur les circuits. La difficulté majeure consistait à réaliser un alliage riche en étain, pour améliorer l’émission de lumière du matériau tout en préservant sa haute qualité cristalline. Grâce au développement d’un nouveau procédé, les chercheurs ont obtenu un ratio de 16% d’étain. Ils ont réalisé deux types de cavités optiques, des micro-disques et des cristaux photoniques. L’objectif est maintenant de tendre vers un fonctionnement à température ambiante. A 230 K, l’équipe est déjà bien au-delà des 90 K obtenus en 2015 par les pionniers du laser GeSn.
Contacts : vincent.calvo@cea.fr et nicolas.pauc@cea.fr
Le fait marquant sur le site de l'Irig.

Du bruit dans les fissures, des rugosités dans le matériau
Les ondes acoustiques émises par la propagation d’une fissure dans un matériau peuvent modifier la trajectoire de cette fissure. Elles créent ainsi sur la surface mise à jour une alternance périodique de textures lisses et rugueuses. Ces résultats ont été obtenus par une équipe Irig-Leti-Soitec qui étudiait des plaquettes SOI, fabriquées par clivage à partir de silicium. Pour contrôler précisément le plan de clivage, on produit dans le silicium de minuscules cavités, sortes de pointillés de pré-découpe. Pourtant, des rugosités additionnelles d’environ 0,05 nm apparaissent. On sait désormais qu’elles sont provoquées par les sons de fissuration dont la vitesse de phase équivaut à la vitesse de la fissure. Les chercheurs vont s’attacher à les éliminer pour continuer à améliorer les substrats de Soitec.
Contact : francois.rieutord@cea.fr
Le fait marquant sur le site de l'Irig.

Peser des virus, pas si facile
Comment peser un virus bactériophage trop léger pour les balances de précision mais trop lourd pour la spectrométrie de masse ? Une équipe Leti-Irig a résolu le problème avec une technique originale de nanopesée qu’elle a brevetée. Elle utilise un réseau d’une vingtaine de nanorésonateurs qu’elle met en vibration, y place les virus et mesure les variations de fréquence qui s’ensuivent. L’opération est réalisée dans l’enceinte d’un nouveau type de spectromètre. La difficulté majeure est d’introduire efficacement les virus, qui baignent dans une solution. L’équipe a conçu un système qui nébulise cette solution, l’aspire dans la chambre sous vide et la focalise vers les nanorésonateurs. Une avancée très prometteuse pour caractériser des virus, des biomarqueurs et des nanoparticules synthétiques à visée médicale.
Contact : sebastien.hentz@cea.fr
Le fait marquant sur le site de l'Irig.