Des atomes froids aux plasmas chauds… Des molécules diatomiques aux agrégats… De la picoseconde à l’attoseconde…

Nous étudions particulièrement la dynamique de processus fondamentaux (excitation, ionisation, dissociation, échange et/ou relaxation d’énergie), induits par un rayonnement sur des systèmes isolés, généralement en phase gazeuse : atomes, ions, molécules, assemblages moléculaires, agrégats, jusqu’à des nanostructures.

Nos études visent à la compréhension (i) de la dynamique individuelle de l’objet d’étude, (ii) des perturbations induites par un environnement sur la dynamique de cet objet ou (iii) de la contribution de la dynamique individuelle à des dynamiques collectives.

Les échelles temporelles qui nous intéressent vont de la dizaine d’attosecondes ( 10 as = 10 x 10^-18 s), caractéristique des mouvements électroniques, jusqu’à la centaine de picosecondes ( 100 ps = 100 x 10^-12 s), qui couvre les mouvements de larges structures atomiques ou moléculaires.

Les sources de rayonnement que nous considérons vont de l’infrarouge au domaine VUV-X mou, dans des régimes d’interaction variés : absorption mono-photonique d’un état de valence (UV-visible) ou de couches électroniques profondes (VUV, X-mou) ; ou interaction multi-photonique produite par un laser infra-rouge ultra-court (35 fs à 3 ps) conduisant à l’ionisation simple ou la multi-ionisation, jusqu’à la formation d’un plasma et à son couplage avec le laser. Certaines de ces sources sont disponibles sur des installations spécifiques, extérieures au laboratoire, sur lesquelles nos campagnes expérimentales peuvent être réalisées (SOLEIL-synchrotron, ATTOLab, LASERIX, FERMI-Elettra, …).

L’information dynamique est caractérisée soit par des études spectroscopiques (mesure d’une largeur de raie d’absorption, d’un spectre d’action ou d’un spectre de photoélectron), soit par des études résolues en temps de type pompe/sonde, ou encore par des simulations numériques (dynamique quantique des noyaux et des électrons). Nous étudions tout particulièrement les phénomènes purement quantiques, associant aussi un possible contrôle par des champs lasers intenses : phénomènes de cohérence et d’interférences, résonances quantiques, effet tunnel, condensat de Bose-Einstein, etc…

Au-delà de ses nombreuses collaborations avec des laboratoires français et étrangers, l’équipe est impliquée dans plusieurs projets de l’Université Paris-Saclay (ATTOLab, QUANTUM), ainsi que dans plusieurs réseaux scientifiques nationaux (GDR UP, GDR EMIE, THEMS, …), européens (Laserlab-Europe, GDRi XFEL-Science, COST AttoChem) et internationaux (IRN MCTDH).