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Article

Catégorie : Actualités générales

Zoom sur les 4 projets de l’IJL retenus par l’ANR en 2019-2020

En 2019, l’Agence Nationale pour la Recherche (ANR) a sélectionné 4 projets (or PRCI) déposés par des équipes de notre laboratoire.

Ces 4 projets, qui ont démarré en 2020, portent sur :

  • Les phénomènes de turbulences dans les réacteurs tokamak (GRANUL) - ANR Jeune Chercheur

  • La mise au point d’une nouvelle technique de microscopie pour l’étude des matériaux magnétiques (XMUM)

  • Les conversions entre les courants de spin et de charge par des effets spin-orbite (TOPTRONIC) - ANR Jeune Chercheur

  • Les dispositifs spin-optroniques capables de convertir des courants de spin en photons polarisés circulairement et vice-versa (SIZMO2D)


GRANUL - GRANULation de l’espace des phases dans les plasmas de fusion

Ce projet porte sur la compréhension et le contrôle des phénomènes qui se produisent dans les réacteurs de type tokamak destinés à produire de l’électricité par fusion thermonucléaire, une source d’énergie propre, sûre, abondante et renouvelable.

Au cœur du plasma à 150 millions de degrés, on s'attend à un nouveau type de turbulence, caractérisé par la présence de nombreuses sous-structures tourbillonnantes (dans un espace à 6 dimensions appelé espace des phases), qui piègent les particules chargées.

L’objectif du projet est de mettre à jour le rôle de ces sous-structures, puis de modéliser le plasma comme un ensemble de sous-structures plutôt qu'un ensemble de particules chargées. On prévoit que la compétition entre ces structures et la turbulence résulte en une coagulation, ou granulation, de l’espace des phases.

Les chercheurs s’appuieront sur un modèle réduit qui isole un certain type de turbulence à basse dimensionnalité, comme un prototype des autres turbulences.

Porteur :
Maxime LESUR, Institut Jean Lamour - IJL (CNRS - Université de Lorraine), équipe Physique des Plasmas Chauds
Dates :
Janvier 2020 - décembre 2023
Montant du financement ANR :
220.339 €
En savoir plus :
http://maxime-lesur.scienceontheweb.net/?page=granul


XMUM : X-ray Magnetic UltraMicroscopy

 
Ce projet a pour but de développer de nouvelles techniques de microscopie (2D) et de tomographie (3D) pour le magnétisme, en utilisant des faisceaux de rayons X durs cohérents.

L’équipe projet cherche à analyser la structure magnétique (vectorielle) d’objets microniques ferromagnétiques et antiferromagnétiques, avec une résolution de quelques dizaines de nanomètres.

En mode tomographique, l'approche proposée sera sans concurrence pour les matériaux antiferromagnétiques, et comblera un vide entre tomographies neutroniques et électroniques pour les matériaux ferromagnétiques.

Ces méthodes bénéficient des avantages des techniques de diffusion élastique des rayons X (non-destructives, contraste chimique, analyse en profondeur, environnements échantillon variés) et sont possibles grâce à l'éclosion des sources synchrotron ultrabrillantes.

Elles peuvent s'appliquer à toute thématique scientifique liée au magnétisme : études fondamentales du magnétisme, spintronique, aimants permanents, géomagnétisme, biomagnétisme, etc.

Porteur :
Guillaume BEUTIER, Laboratoire Science et Ingénierie des Matériaux et Procédés - SIMAP (CNRS - Université Grenoble Alpes)
Partenaires :
Institut Jean Lamour - IJL (CNRS - Université de Lorraine) : Karine DUMESNIL, équipe Nanomagnétisme et électronique de spin
European Synchrotron Radiation Facility - ESRF
Institut Néel (CNRS – Université Grenoble Alpes)
SPINTEC (Université Grenoble Alpes - CEA - INAC-SPINTEC - CNRS)
Dates :
Janvier 2020 - janvier 2024
Montant du financement ANR :
559.000 €


SIZMO2D - Injection/détection de spin à champ magnétique nul dans des dispositifs SpinOptroniques à base de Semiconducteurs 2D
 
Le projet SIZMO2D porte sur la fabrication et l’étude de dispositifs spin-optroniques (spinLEDs et spin photodiodes) capables de convertir des courants de spin en photons polarisés circulairement et vice-versa.

Ces systèmes sont basés sur des semi-conducteurs (SC) 2D à base de monocouches de Dichalcogénures de Métaux de Transition (MoS2, WS2, MoSe2, WSe2, MoTe2) éventuellement encapsulés dans hBN, et tirent parti des longs temps de relaxation de spin de leurs porteurs.

On utilisera des injecteurs de spin présentant de l’Anisotropie Perpendiculaire Magnétique (PMA) basés sur CoFeB ou Ni/Co (ou des SC ferromagnétiques 2D comme CrI3) pouvant fonctionner à champ magnétique nul (éventuellement à T=300K).

Le projet réunit 4 laboratoires experts dans le domaine: LPCNO (exfoliation/optique), IJL (croissance des injecteurs avec PMA/nano-lithographie), UMP Thales (spin pumping/magnéto-transport) et CEMES (calculs basés sur théorie de la fonctionnelle densité).

Porteur :
Pierre RENUCCI, Laboratoire de physique et chimie des nano-objets - LPCNO (CNRS – INSA Toulouse - UT3-Paul Sabatier)
Partenaires :
Institut Jean Lamour – IJL (CNRS – Université de Lorraine) : Yuan LU, équipe Nanomatériaux et Optique et équipe Nanomagnétisme et Electronique de Spin
Unité Mixte de Physique CNRS Thales (UMPhi)
Centre d’Elaboration de Matériaux et d’Etudes Structurales - CEMES (CNRS - UT3-Paul Sabatier)
Dates de début et de fin du projet :
Octobre 2019 - mars 2023
Montant du financement ANR :
621.000 €
Légende de l’image :
Spin-LED with in plane p-n junction TMDs structure. From ref [Nano Lett. 16, 5792 (2016)].


TOPTRONIC - Topological spin-Orbitronics
 
Ce projet concerne les conversions entre les courants de spin et de charge par des effets de spin-orbite. L’utilisation des effets spin-orbite est à la base d'un tout nouveau type de mémoires magnétiques à couple de spin-orbite (SOT-MRAM). Celle-ci exploite l’effet Hall de spin dans les métaux lourds tel que le platine (Pt) et l'effet Edelstein dans des systèmes bi-dimensionnelles tel que les isolant topologiques.

TOPTRONIC vise à explorer de nouveaux paradigmes dans ce domaine en utilisant la conversion du courant de charge en courant de spin par verrouillage du spin-momentum aux états d'interface des isolants topologiques (TI), tels que les ∝-Sn et des alliages demi-Heusler, intégrés à des matériaux magnétiques non classiques comme les alliages Heusler (HA).

Cet objectif est fortement couplé à celui d'utiliser les conversions de courant de spin-charge dans différents types de dispositifs.

Ce projet vise également à utiliser la conversion courant de spins/courant de charges pour convertir une chaleur dissipée en puissance électrique. Le mécanisme à l’origine de cette récupération de chaleur repose sur la création d’un courant de spins à travers les effets de spin Seebeck et spin Nernst.


Porteur :
Juan Carlos ROJAS, Institut Jean Lamour - IJL (CNRS - Université de Lorraine), équipe Nanomagnétisme et électronique de spin
Dates de début et de fin du projet :
Avril 2020 - mars 2023
Montant du financement ANR :
256.000 €
Légende de l'image :
(a) Illustration de la relation linéaire des états de surface d'un isolant topologique (TI) avec sa texture de spin due à son verrouillage de spin-momentum.
(b) Un gradient de température ∇T peut générer un courant de spin dans la couche HA qui, grâce à la grande efficacité attendue des états d'interface, peut ensuite être converti en une sortie de tension V. L'ensemble de ces effets peut être utilisé pour recycler l'énergie.
(c) Les états topologiques ou les systèmes bidimensionnels (2DEG) à texture de spin peuvent générer efficacement un courant de spin Js, qui peut ensuite être utilisé pour manipuler l'aimantation M d'une couche ferromagnétique (FM). Ces effets peuvent être utilisés dans des applications telles que la mémoire magnétique et les circuits logiques.
En savoir plus :
http://spin.ijl.cnrs.fr/projects/toptronic/