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Présentation

Le Laboratoire des « Solides Irradiés » porte un nom né de l'histoire de l’unité, fortement marquée par l'étude des effets d'irradiation sur les matériaux pour le nucléaire. Le nom s'applique toujours bien aux thématiques actuellement développées au LSI, qui comportent  l’étude des excitations dans les solides, la modification des matériaux et de leurs propriétés par introduction contrôlée de défauts, l’utilisation de défauts comme sonde de l’état fondamental, et nanomatériaux obtenus et/ou structurés par irradiation.

Le LSI, Laboratoire des Solides Irradiés, est une unité mixte de recherche du CEA, du CNRS et de l'Ecole polytechnique. Au CEA, il est rattaché à la Direction de la Recherche Fondamentale (DRF), Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS). Au CNRS, il dépend principalement de l'Institut de Physique (INP), et secondairement de l'Institut de Chimie (INC). Les sections du comité national auxquelles le LSI est rattaché sont les sections 3, 5 (section principale), et 11.

Le laboratoire est implanté sur le site de l'Ecole Polytechnique. Un chercheur du LSI est installé sur le centre CEA Saclay, ou il travaille auprès de la plateforme laser de l'IRAMIS.
Au 1er janvier 2015, l'effectif global du LSI est de 72 personnes, dont 17 permanents CEA, 16 permanents CNRS, et 9 permanents Ecole Polytechnique. Le laboratoire accueille aussi 15 doctorants et 9 post-doctorants.

La mission du Laboratoire des Solides Irradiés est l’étude des propriétés fondamentales de l’état solide et de ses interactions diverses avec le rayonnement (photons, électrons, ions), dans les multiples buts de :

  • comprendre les facteurs clés déterminant la réponse des matériaux au rayonnement
  • contrôler la modification structurale des (nano)matériaux  
  • provoquer l’émergence de nouvelles propriétés (et de les piloter)
  • mettre au point des matériaux pour les besoins de l’industrie et la société

Pour cela, le LSI développe :

  • des approches innovantes de l’irradiation et la caractérisation des défauts
  • des méthodes nouvelles pour la synthèse de (nano)matériaux
  • de la nouvelle théorie
  • des outils expérimentaux pour l’étude de l’état fondamental, les excitations, et les phénomènes de transport

Une composante forte du laboratoire est sa pluridisciplinarité, qui permet de développer des projets transverses sur les matériaux. La part théorie / expérience au sein du laboratoire est d'environ 1/3, et la possibilité d'échanges entre théoriciens et  expérimentateurs est l'une des richesses du laboratoire.


Les activités du LSI

L'activité de recherche du laboratoire s'effectue au sein de 5 groupes :

Le groupe de spectroscopie théorique est le centre des utilisateurs et de la technologie de l'e-infrastructure ETSF (European Theoretical Spectroscopy Facility), fonctionnant comme un grand instrument, et en assure la vice présidence. L'ETSF est soutenu par l'Union européenne au niveau européen, et par les tutelles du LSI au niveau local.

Le LSI vient de renouveler ses installations d'irradiation aux électrons, avec le projet SIRIUS (Système d'IRradiation pour l'Innovation et les Utilisateurs Scientifiques). Le financement de ce projet est assuré par la région Ile de France (SESAME), l'Ecole Polytechnique, et le CEA (DSM et DEN). Fin 2010, cette installation sera ouverte aux utilisateurs extérieurs, et le LSI sera ainsi laboratoire d'accueil pour les irradiations aux électrons. A ce titre, le LSI fait partie du réseau national d'accélérateurs pour l'irradiation des matériaux EMIR.

Le soutien aux expériences et à l'accélérateur est assuré par une équipe de support technique et accélérateur, avec un atelier mécanique, un bureau d'études et des compétences en cryogénie.

Les différents équipements expérimentaux du LSI comportent notamment : une plateforme de spectroscopie (RPE, spectroscopies optiques), des équipements de magnétométrie locale à basse température (magnéto-optique, microsondes à effet Hall), un laboratoire de synthèse chimique, ainsi qu'un centre de microscopie électronique en transmission (CIMEX), partagé avec d'autres laboratoires de l'Ecole polytechnique.

Le LSI participe au projet FemtoARPES, avec le LPS, le LOA, et SOLEIL comme partenaires. Ce projet a pour but de mesurer les états électroniques dans la matière condensée hors équilibre, en mettant en œuvre la photoémission résolue temporellement. Dans l'expérience, on  utilise un laser femtoseconde (pompe) pour vernir perturber un échantillon et exciter le réseau cristallin ainsi que la structure électronique. Un second faisceau ultraviolet (sonde) viendra provoquer la photoémission des électrons, analysés ensuite par spectroscopie haute résolution des photoélectrons résolue angulairement (ARPES). Le dispositif expérimental a été monté récemment dans les locaux du synchrotron SOLEIL et les premières expériences sont en cours.

Plusieurs enseignants-chercheurs de l'Ecole polytechnique mènent leur activité de recherche au LSI. Des chercheurs sont aussi impliqués dans des enseignements en Ecole d'ingénieur ou en master. Par ailleurs, le LSI accueille des étudiants dans le cadre de modules expérimentaux du cycle polytechnicien (MODEX) et dans le cadre de différents masters.

Les sources de financement extérieur du laboratoire sont l'ANR, le RTRA Triangle de la Physique, la Région Ile de France (C'Nano, SESAME), les programmes CEA, la Commission Européenne, les programmes internationaux du CNRS, la DGA, des industriels.