Groupe "Femtophysique Moléculaire aux Interfaces"

3 researchers and 1 lecturer:

Aimeric Ouvrard, Serge Carrez, Wanquan Zheng, Bernard Bourguignon (retired)
Henri Dubost (retired)

4 post-doctorants :

Natalia Alyabyeva (2016-2018), Aimeric Ouvrard (2007-2009), Matthias Büchner (1995-1996), Mihaela Stoica, (1992-1993)

10 Doctorants :

Mohamad Ammoun (2015-2019), Abdoul-Mouize Zakaria (2015-2018), Rudy Desmarchelier (2011-2014), Jijin Wang (2009-2013), Emilie Bulard (2009-2012), Ahmed Ghalgaoui (2008-2012), Ziang Guo (2006-2010), Frédéric Fournier (2000-2003), Serge Carrez (1994-1997), Bogdan Dragnea (1994-1997)

Contact : Aimeric Ouvrard et Bernard Bourguignon

Projets en cours et résultats antérieurs

Publications du groupe

Présentation

Nous étudions l’interaction de molécules avec des nanoparticules et des surfaces avec comme principales techniques expérimentales l’optique non-linéaire de somme de fréquences (SFG) et la microscopie à effet tunnel :

• #1 Élaboration de surfaces nanostructurées supportées à base de nanoparticules (métalliques, plasmoniques, semi-conductrices) épitaxiées ou de molécules organiques sur des couches minces d’oxyde (MgO, Alumine). Mécanismes de croissance et d’organisation, propriétés optiques et plasmoniques.

• #2 Interaction molécules-nanoparticules pour la catalyse hétérogène : Relations entre sites d’adsorption, couplages intermoléculaires/avec la surface, dynamique vibrationnelle et réactivité catalytique. Sonder les effets de tailles dans des nanoparticules de plusieurs centaines d’atomes jusqu’à l’atome unique.

• #3 Interaction molécules-nanoparticules pour l’électronique moléculaire : Mécanismes d’assemblage (interdigitation, fonctionnalisation, ponts moléculaires), propriétés photo-physiques, déclenchement et suivi du transfert de charge à l’échelle femtoseconde.

• #4 Surfaces fonctionnalisées pour la biophysique par des molécules auto-assemblées. Propriétés vibrationnelles, structurales et antibactériennes.

• La technique de spectroscopie vibrationnelle de somme de fréquences (SFG) avec des impulsions femtosecondes est sensible à l’environnement (site d’adsorption, nature du support, présence de molécules voisines), applicable à pression élevée, et permet l’étude de la dynamique des interactions à une échelle de temps <50 fs. Elle consiste à superposer spatialement et temporellement deux impulsions laser, dont l’une en résonance avec les états vibrationnels de la molécule. Une troisième impulsion est utilisée dans les expériences pompe-sonde pour accéder à la dynamique du système.

Moyens expérimentaux

• Une chaîne laser femtoseconde, renouvelée en 2021 comprenant 3 amplificateurs paramétriques optiques, couvre les longueurs d’onde du proche UV (0.24 µm) à l’IR moyen (16 µm) avec des durées d’impulsion allant de 35 fs à 3 ps. Les moyens de caractérisation incluent des spectromètres, auto-corrélateurs, FROG, mesureur de front d’onde (HASO) et PHAZZLER. Ces outils sont partagés entre différentes équipes du laboratoire (Nanophys, DIRAM, SYSIPHE, SYSTEMAE) pour des expériences de spectroscopies optiques non-linéaires d’états électroniques ou vibrationnels en phase gaz, sur des surfaces ou dans des matrices cryogéniques.

• Un ensemble de chambres sous ultra-vide permet la préparation et la caractérisation des propriétés cristallines (LEED), chimiques (Auger), optiques (SDRS) topographiques et électroniques (STM/AFM) de surfaces variées et l’élaboration de couches minces et de nanoparticules métalliques sur des couches minces isolantes de quelques plans atomiques épitaxiées sur des monocristaux. Sa connexion en 2019 au tunnel sous vide de l’ISMO permet l’échange d’échantillons la mutualisation de techniques complémentaires de sciences des surfaces qui sont disponibles à l’ISMO (spectroscopies optiques et électroniques, microscopies à sondes locales et diffraction d’atomes et d’électrons).

A gauche : Chaîne laser fs Ti:Sa (Coherent, Legend Elite) 35 fs, 4 mJ, 3 kHz pompant 3 TOPAS pour disposer d’impulsions de l’UV (240 nm) au moyen IR (16 µm). Droite : ensemble sous ultravide à proximité de la chaîne laser fs et connecté tunnel sous vide de l’ISMO (centre).

Funding and supports :

• 2022 Labex PALM : collaboration avec Thomas Pino et Minh-Huong Ha-Thi (ISMO)
• 2018, 2021 Synchrotron SOLEIL : collaborations with Alessandro Coati et Alina Vlad (SixS)
• 2018 Fédération de recherche LUMAT : collaboration with Jean-Sébastien Lauret (LAC)
• 2016-2019 ANR JCJC LEMON : collaboration with A. Bailly (Institut Néel, Grenoble), F. Charra (CEA, Saclay) and R. Lazzari (INSP, Paris)
• 2010-2012 ANR blanche : collaboration with Bertrand Poumellec and Matthieu Lancry (coordinator, ICMMO)
• 2010 RTRA « Triangle de la Physique » : collaboration with Fabrice Charra (SPCSI, CEA Saclay)
• 2008-2009 Fédération de recherche LUMAT : collaborations with Vladimir Esaulov (LCAM) and Michaël Canva (LCFIO, IOGS, Palaiseau)
• 2007-2009 ANR SEST : collaboration with Pierre Beauvillain (coordinator, IEF) and Guillaume Viau (INSA, Toulouse)
• 2006-2010 ANR PNANO : collaboration with Claude Henry and Clemens Barth (CINAM, Marseille-Luminy)