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Présentation

Le Laboratoire des Solides Irradiés conduit des activités de recherche fondamentale de physique et physico-chimie des matériaux. Sa mission est l'étude des propriétés fondamentales de l’état solide et de ses interactions avec le rayonnement électronique, ionique et photonique. Le rayonnement, quelle que soit sa nature, est utilisé comme moyen d'analyse des processus fondamentaux mais peut aussi par exemple induire des modifications structurales. Il s'agit avant tout de comprendre les propriétés physiques, les fonctionnalités, la structure et la forme des matériaux, d'en contrôler les modifications et de piloter l’émergence de dispositifs innovants susceptibles de répondre aux enjeux sociétaux pour l'énergie et l'environnement. Pour y parvenir, le laboratoire a développé des activités pluridisciplinaire adossées à de nombreuses techniques d'analyses complémentaires ainsi que des approches théoriques et numériques.

Le laboratoire est une unité mixte de recherche depuis 2000 (UMR 7642) 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). Sa section de rattachement principale est « Matière Condensée, Organisation et Dynamique » (05). Les sections du comité national auxquelles le LSI est aussi rattaché, sont les sections 03 (Matière condensée : organisation et dynamique) et 11 (Systèmes et matériaux supra et macro-moléculaires : élaboration, propriétés, fonctions).

Le laboratoire est implanté sur le site de l'Ecole Polytechnique et fait partie des 22 laboratoires du centre de recherche de l’Ecole. Il est rattaché au département de Physique. Au 1er septembre 2018, l'effectif global du LSI était de 62 personnes dont 16 doctorants et 8 post-doctorants. L'unité est très impliquée dans les activités d'enseignement et compte trois professeurs et cinq maitres de conférences à temps complet. Composé de deux tiers d'expérimentateurs, le LSI compte également un nombre important de théoriciens qui développent des activités théoriques et numériques pour décrire les excitations électroniques. On trouve notamment au LSI les membres fondateurs de la plateforme "European Theoretical Spectroscopy Facility" (ETSF). Les activités expérimentales du laboratoire sont adossées à l'existence d'équipements dont la plupart sont récents et performants (spectroscopies ARPES et THz, mesures de propriétés magnétiques, Résonance Paramagnétique Electronique, Photo-luminescence). Ces activités s'appuient également sur des plateformes uniques comme l'accélérateur d’électrons SIRIUS et d'autres communes à plusieurs laboratoires de l'Ecole polytechnique comme le centre de microscopie, CIMEX, la plateforme multi-sollicitations pour l'évaluation in-situ de la fiabilité des nanocomposants, PLATINE, et le centre de diffraction X, DIFFRAX.

Le LSI est composé de 5 équipes de recherche (« Spectroscopie Théorique », « Théorie de la Science des Matériaux », « Défauts, Désordre et Structuration de la Matière », « Nouveaux Etats Electroniques » et « Physique et Chimie des Nano-Objets ») et l’activité scientifique s’organise autour de 3 grandes thématiques :
•    "Nanomatériaux et dispositifs innovants",
•    "Excitations électroniques, phononiques et photoniques"
•    "Défauts, désordre et structuration de la Matière". 

Nanomatériaux et dispositifs innovants (Equipe Physique et Chimie des Nano-Objets):
Les activités de la thématique « Nanomatériaux et dispositifs innovants » porte sur la synthèse de nano-matériaux et/ou la modification de matériaux par irradiation pour former des nano-structures. Des études de la physique hors-équilibre dans les nano-objets sont aussi menées que ces objets soient issus ou non des activités de fabrication propres à ce thème :étude des propriétés magnétiques, plasmoniques et électroniques ainsi que celle du rôle des défauts dans ces matériaux.

Excitations électroniques, phononiques et photoniques (Equipes Spectroscopie Théorique, Théorie de la Science des Matériaux, Nouveaux Etats Electroniques):
Les centres d'intérêt de cet axe thématique sont liés la réponse d'un matériau à une perturbation, qui peut être électronique (électrons rapides, photoémission inverse, courant électrique), ou photonique (absorption linéaire et d'ordre élevée, photoémission, diffusion inélastique des rayons X). Les recherches développées, qu’elles soient théoriques ou expérimentales, ont pour ambition de comprendre les mécanismes de couplage, et de les utiliser pour analyser, prévoir et mettre au point des propriétés innovantes d'une vaste gamme de matériaux.

Défauts, désordre et structuration de la Matière (Equipes Défauts, Désordre et Structuration de la Matière, Nouveaux Etats Electroniques, Théorie de la Science des Matériaux):  
Au cœur des activités historiques du laboratoire, les activités de recherche développées se déclinent selon des thèmes qui concernent l'étude fondamentale des défauts aux différentes échelles (verres, semi-conducteurs et composés pérovskites hybrides), ainsi que la structuration de la matière (conception de nouveaux matériaux et d'interfaces optimisés du point de vue des propriétés). Elles bénéficient de la présence au laboratoire de l’accélérateur d’électrons SIRIUS qui permet d’utiliser l’irradiation comme sonde et moyen d'études des matériaux pour l'énergie et les applications à haute valeur ajoutée.