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Proposition de projet (2007) - STEM@LPS

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1<br />

RTRA « TRIANGLE DE LA PHYSIQUE »<br />

<strong>Proposition</strong> <strong>de</strong> <strong>projet</strong> (<strong>2007</strong>)<br />

Responsable du <strong>projet</strong> (Prénom, nom) : Jean-Michel MESTDAGH<br />

Email : jean-michel.mestdagh@cea.fr<br />

Titre du <strong>projet</strong> : SOurce Laser Accordable pour une installation<br />

MUtualisée en femtochimie<br />

Acronyme du <strong>projet</strong> : SOLAMU<br />

Axe ou thème principal : 2<br />

Le formulaire s'appellera<br />

RTRA_<strong>2007</strong>_axe ou thème_Acronyme_nomduporteur.doc<br />

(Il s’agit du nom du porteur <strong>de</strong> <strong>projet</strong>).<br />

Date limite d’envoi du <strong>projet</strong> complet par email<br />

Dimanche 10 Juin 18h00<br />

Envoyer en parallèle à :<br />

christian.colliex@triangle<strong>de</strong>laphysique.org<br />

et aux membres du bureau <strong>de</strong> votre thème<br />

(voir composition <strong>de</strong> la CVS annexe 2)


Acronyme du <strong>projet</strong><br />

SOLAMU<br />

Titre du <strong>projet</strong><br />

SOurce Laser Accordable pour une installation MUtualisée en femtochimie<br />

Positionnement par rapport aux thématiques du RTRA :<br />

Axes transversaux (plusieurs choix possibles) :<br />

2<br />

Axes communs transversaux CHOIX<br />

L’instrumentation a ses limites x<br />

La théorie : <strong>de</strong> la physique statistique<br />

aux calculs numériques ab initio<br />

Fabrication et synthèse <strong>de</strong> nouveaux<br />

objets d’étu<strong>de</strong><br />

Axes thématiques (plusieurs choix possibles) concernés :<br />

Thématiques fédératrices CHOIX<br />

Cohérence et intrication quantiques :<br />

atomes, molécules et systèmes<br />

mésoscopiques<br />

Matière hors équilibre : <strong>de</strong> la molécule<br />

x<br />

aux nanoparticules<br />

Matière complexe<br />

Matière à fortes corrélations quantiques<br />

Electronique <strong>de</strong> spin<br />

Pôle lumière extrême<br />

Nanophotonique


Résumé du <strong>projet</strong> (Arial 11, simple interligne ; 4 pages maximum)<br />

Contexte scientifique :<br />

L’installation laser SLIC (Saclay Laser Interaction Centre) est mutualisée, accessible aux équipes<br />

extérieures au CEA/SPAM par trois moyens différents : (i) collaboration directe avec l’une <strong>de</strong>s équipes du<br />

SPAM ou du LFP, (ii) réponse à l’appel d’offre commun CNRS-LOA/CEA-DRECAM-SPAM , (iii)<br />

proposition <strong>de</strong> recherche déposée auprès <strong>de</strong> LASERLAB-EUROPE. Conduire <strong>de</strong>s expériences <strong>de</strong><br />

femtochimie <strong>de</strong> type pompe/son<strong>de</strong> est l’une <strong>de</strong>s possibilités offertes par cette installation. En effet, un<br />

dispositif expérimental adapté à la femtochimie en phase gazeuse est associé à cette installation laser<br />

(déclenchement d’un processus physicochimique par une impulsion lumineuse ; son<strong>de</strong> par ionisation<br />

avec une autre impulsion lumineuse décalée temporellement par rapport à la première ; diagnostic par<br />

imagerie <strong>de</strong> photo-ion et <strong>de</strong> photo-électrons). Sur <strong>de</strong>man<strong>de</strong>, ce dispositif est « prêté » aux équipes<br />

hébergées sur l’installation SLIC. Par exemple, en restant à l’intérieur du RTRA-Triangle <strong>de</strong> la physique,<br />

les équipes <strong>de</strong> Ch. Jouvet (LPPM, Orsay), N. Shafiza<strong>de</strong>h (LPPM, Orsay) et C. Alcaraz (LCP, Orsay) ont<br />

utilisé cette installation. De nombreux articles en commun en témoignent (l’article plus récent que chaque<br />

groupe a publié dans ce cadre est cité [1], [2], [3]). Notons aussi que D. Dowek (LCAM, Orsay), A. Huetz<br />

(LIXAM, Orsay) et J.R. Marques (LULI) utilisent l’installation laser SLIC pour <strong>de</strong>s étu<strong>de</strong>s d’interaction<br />

laser matière.<br />

La partie <strong>de</strong> l’installation SLIC tournée vers la femtochimie est complémentaire <strong>de</strong> l’installation ELYSE,<br />

également tournée vers la femtochimie, également mutualisée et disponible au sein du RTRA-Triangle <strong>de</strong><br />

la physique. Nous verrons ci-<strong>de</strong>ssous que l’offre <strong>de</strong> SLIC en femtochimie est centrée sur l’accordabilité<br />

<strong>de</strong>s lasers sur <strong>de</strong>s gammes <strong>de</strong> fréquence très étendues. De son côté, ELYSE se dirige vers le contrôle<br />

cohérent <strong>de</strong>s réactions chimiques. Ce sont <strong>de</strong>ux facettes <strong>de</strong> la femtochimie qu’il est important <strong>de</strong> réunir<br />

dans <strong>de</strong>s sites proches.<br />

L’installation SLIC est composée <strong>de</strong> plusieurs installations lasers. L’une d’elles, la branche Femto 1 du<br />

laser LUCA, est principalement dédiée aux étu<strong>de</strong>s <strong>de</strong> femtochimie. Elle a conduit à <strong>de</strong>s avancées<br />

conceptuelles considérables comme par exemple le rôle ubiquiste <strong>de</strong>s intersections coniques dans la<br />

dynamique préréactive <strong>de</strong>s molécules organiques excitées électroniquement [4]. Les écoulements<br />

d’énergie entre états électroniquement excités <strong>de</strong> molécules possédant une double liaison C=C ont lieu à<br />

une échelle <strong>de</strong> temps picosecon<strong>de</strong> ou sub-picosecon<strong>de</strong> explicable uniquement en terme <strong>de</strong> mouvement<br />

<strong>de</strong> paquet d’on<strong>de</strong> vibrationnels à travers ou au voisinage d’une intersection acci<strong>de</strong>ntelle, une intersection<br />

conique, <strong>de</strong> dimension n-2, entre <strong>de</strong>ux surfaces <strong>de</strong> potentiel <strong>de</strong> dimension n, n étant le nombre <strong>de</strong> <strong>de</strong>grés<br />

<strong>de</strong> liberté du système. Ce genre <strong>de</strong> situation n’existe que pour <strong>de</strong>s systèmes d’au moins trois atomes.<br />

Nous les avons mis en évi<strong>de</strong>nce sur <strong>de</strong>s systèmes beaucoup plus gros : <strong>de</strong>s molécules organiques<br />

comportant plusieurs dizaines d’atomes. Cette activité conduit à <strong>de</strong> nombreuses collaborations : (i) à<br />

l’intérieur du RTRA : N. Shafiza<strong>de</strong>h (LPPM, Orsay) et C. Alcaraz (LCP, Orsay) ; (ii) nationale à<br />

l’extérieur du RTRA: P. Roubin (PIIM, Marseille), G. Buntinx (, Villeneuve d’Ascq); (iii) internationale : I.<br />

Fischer (U. Würzburg, D), D. Parker (Vrie U. Nijmegen, NL), B. Whitacker (U. Leeds, BG), M. Chergui (U.<br />

Lausanne, CH).<br />

Objectifs et enjeux scientifiques :<br />

L’objectif du <strong>projet</strong> est <strong>de</strong> renforcer cette direction <strong>de</strong> recherche en développant <strong>de</strong>s moyens lasers<br />

encore mieux adaptés à la femtochimie. Avant <strong>de</strong> détailler le <strong>projet</strong>, voyons pourquoi renforcer cette<br />

direction est important.<br />

Enjeux scientifiques : Nous venons <strong>de</strong> voir que le but <strong>de</strong>s étu<strong>de</strong>s conduites sur cette installation est<br />

d’éclaircir la nature et le comportement dynamique <strong>de</strong>s processus photochimiques et photophysiques<br />

induits par excitation électronique dans <strong>de</strong>s espèces chimiques. Celles-ci ont en commun d’avoir <strong>de</strong><br />

nombreux <strong>de</strong>grés <strong>de</strong> liberté : molécules organiques <strong>de</strong> gran<strong>de</strong> dimension, biomolécules, radicaux ...<br />

Conceptuellement l’enjeu est <strong>de</strong> taille car malgré les nombreux <strong>de</strong>grés <strong>de</strong> liberté <strong>de</strong> ces systèmes, leur<br />

comportement n’est pas statistique à temps court, or c’est cette évolution qui, dans une large mesure,<br />

conditionne la réactivité ultérieure <strong>de</strong> ces espèces. D’un point <strong>de</strong> vue pratique cela a <strong>de</strong>s retombées pour<br />

3


une meilleure compréhension <strong>de</strong> la photochimie atmosphérique (rôle <strong>de</strong>s radicaux, ...), <strong>de</strong>s processus <strong>de</strong><br />

biochimie (photosynthèse, ...) ou <strong>de</strong> la chimie <strong>de</strong> la combustion. Sur le plan théorique cela a <strong>de</strong><br />

nombreuses retombées car traiter <strong>de</strong> questions non-statistiques dans <strong>de</strong>s systèmes à très nombreux<br />

<strong>de</strong>grés <strong>de</strong> liberté est un véritable défi si plusieurs <strong>de</strong> ces <strong>de</strong>grés <strong>de</strong> liberté participent effectivement aux<br />

processus étudiés. Par exemple, la dynamique sub-picosecon<strong>de</strong> <strong>de</strong> la molécule [(CH3)2N]2C=C[N(CH3)2]2<br />

fait intervenir directement 4 <strong>de</strong>grés <strong>de</strong> liberté (sur plus <strong>de</strong> 100) et 3 états électroniques intermédiaires<br />

pour écouler l’énergie initialement déposée dans l’état <strong>de</strong> valence <strong>de</strong> la molécules vers l’état fondamental<br />

électronique [4-6]. Le calcul <strong>de</strong>s surfaces <strong>de</strong> potentiel <strong>de</strong> tels systèmes pose déjà un problème, en partie<br />

maitrisable avec les techniques <strong>de</strong> calculs ab-initio. Par contre, traiter <strong>de</strong> la dynamique sur <strong>de</strong> telles<br />

surfaces pose un problème beaucoup plus redoutable et fort intéressant sur le plan conceptuel car il<br />

oblige à traiter <strong>de</strong> façon détaillée <strong>de</strong>s comportements se déroulant à plusieurs échelles temporelles allant<br />

<strong>de</strong> la dizaine <strong>de</strong> femtosecon<strong>de</strong>s (voire moins) à plusieurs centaines <strong>de</strong> picosecon<strong>de</strong>s. Pour que nous,<br />

nos collaborateurs et les groupes hébergés sur nos installations puissent avancer significativement sur<br />

ces questions il faut être en mesure <strong>de</strong> choisir à volonté les conditions initiales du système étudié et être<br />

en mesure <strong>de</strong> son<strong>de</strong>r son évolution avec précision.<br />

Pour trouver sa pleine efficacité, la technique femtochimie nécessite donc <strong>de</strong>s développements<br />

importants en termes d'accordabilité <strong>de</strong>s sources lasers femtosecon<strong>de</strong>s, tout en maîtrisant la largeur<br />

temporelle <strong>de</strong>s impulsions lasers pour ne pas dégra<strong>de</strong>r la résolution temporelle avec laquelle les étu<strong>de</strong>s<br />

peuvent être conduites. C’est l’objet <strong>de</strong> la présente <strong>de</strong>man<strong>de</strong><br />

Détail du <strong>projet</strong> :<br />

Le serveur LUCA est un laser Titane-Saphir (TiS) basé sur la technique <strong>de</strong> l'amplification d'impulsion à<br />

dérive <strong>de</strong> fréquence, ou CPA (Chirped pulse Amplification). Il opère à 20 Hz. Femto 1, son sousensemble<br />

dédié aux étu<strong>de</strong>s <strong>de</strong> Femtochimie peut délivrer la longueur d’on<strong>de</strong> fondamentale du TiS à<br />

800nm et ses harmoniques 2, 3, 4 (400, 266, 200 nm). La durée <strong>de</strong>s impulsions à 800nm est 45 fs.<br />

Femto 1 inclut également un laser à colorants qui permet d’accé<strong>de</strong>r à un nombre discret <strong>de</strong> longueurs<br />

d’on<strong>de</strong> dans le domaine visible et, par mélange et/ou doublement <strong>de</strong> fréquence, dans l'ultraviolet. De par<br />

leur structure même (plage spectrale <strong>de</strong>s colorants en particulier), les lasers à colorants ne permettent<br />

pas d’accor<strong>de</strong>r continûment la longueur d’on<strong>de</strong> centrale <strong>de</strong> l’impulsion sur <strong>de</strong>s plages étendues ce qui<br />

limite fortement leur potentiel. Pour palier à cette situation, nous proposons <strong>de</strong> réaliser <strong>de</strong>s amplificateurs<br />

paramétriques optiques non colinéaires (NOPA’s) pompés par la secon<strong>de</strong> harmonique du faisceau IR<br />

(800 nm) <strong>de</strong> Femto1.<br />

Le pompage d'un NOPA par un laser IR générant <strong>de</strong>s impulsions <strong>de</strong> faible durée avec un faible taux <strong>de</strong><br />

répétition (20 Hz) pose 2 difficultés. L’une est liée au relatif manque <strong>de</strong> stabilité en énergie tir à tir <strong>de</strong>s<br />

lasers <strong>de</strong> pompage utilisés (lasers Nd-Yags doublés à pompage par lampes flash). La première partie du<br />

travail doit donc consister à optimiser la stabilité tir à tir <strong>de</strong> l'énergie <strong>de</strong>s impulsions IR <strong>de</strong> Femto1. Ce<br />

travail préliminaire indispensable est en cours grâce à l'implantation d'un système <strong>de</strong> stabilisation<br />

(STABBLER) développé par la société Fastlite en collaboration avec notre équipe [7].<br />

La secon<strong>de</strong> difficulté est liée à la durée d'impulsion du faisceau <strong>de</strong> pompe. Pour permettre le pompage<br />

<strong>de</strong>s NOPA’s dans <strong>de</strong> bonnes conditions, la durée <strong>de</strong>s impulsions IR à 800 nm doit être allongée (120 à<br />

180 fs) par une métho<strong>de</strong> leur conservant un spectre limité par transformée <strong>de</strong> Fourier. Ces conditions<br />

sont nécessaires pour obtenir un bon recouvrement entre la pompe et le « continuum <strong>de</strong> lumière<br />

blanche » étiré temporellement qui sert <strong>de</strong> signal à l’amplificateur paramétrique optique [8].<br />

Cette mise en forme temporelle sera réalisée en amont <strong>de</strong> l’amplification TiS à l’ai<strong>de</strong> d’un filtre acoustooptique<br />

dispersif programmable DAZZLER <strong>de</strong> la société Fastlite [9]. Ce travail inclura la réalisation d’un<br />

amplificateur TiS supplémentaire sur Femto1 grâce auquel il sera possible, <strong>de</strong> disposer à la fois<br />

d’impulsions longues « limitées par leur spectre » pour le pompage <strong>de</strong>s NOPA’s et d’impulsions IR (et<br />

ses harmoniques) courtes. On répondra ainsi à l'ensemble <strong>de</strong> nos besoins avec un système dédié aux<br />

expériences <strong>de</strong> femtochimie. Dans un second temps, nous étudierons <strong>de</strong>s schémas alternatifs <strong>de</strong><br />

NOPA’s compatibles avec le pompage par impulsions <strong>de</strong> très courtes durées (


présenterait l'avantage d'être directement compatible avec les lasers à impulsions très courtes<br />

disponibles dans nos laboratoires et, <strong>de</strong> façon plus générale, dans <strong>de</strong> nombreux laboratoires <strong>de</strong><br />

femtochimie (la durée d'impulsion typique d'un laser femtosecon<strong>de</strong> commercial est <strong>de</strong> 35 à 50 fs). En<br />

particulier, ce type <strong>de</strong> NOPA pourra être implanté sur notre laser PLFA qui produit <strong>de</strong>s impulsions <strong>de</strong><br />

35 fs à la ca<strong>de</strong>nce <strong>de</strong> 1 kHz avec une énergie par impulsion <strong>de</strong> 13 mJ. La ca<strong>de</strong>nce plus élevée <strong>de</strong> PLFA<br />

faciliterait gran<strong>de</strong>ment la prise <strong>de</strong> données lors <strong>de</strong>s expériences <strong>de</strong> femtochimie, augmentant ainsi très<br />

sensiblement les chances <strong>de</strong> réussite <strong>de</strong> programmes expérimentaux complexes.<br />

En termes <strong>de</strong> physique <strong>de</strong>s lasers, le post-doctorant qui travaillera sur ce <strong>projet</strong> (voir la <strong>de</strong>man<strong>de</strong> ci<strong>de</strong>ssous)<br />

<strong>de</strong>vra s’attacher à modéliser, optimiser et caractériser finement l’amplificateur paramétrique<br />

optique réalisé. Ce type <strong>de</strong> système est extrêmement complexe car une multitu<strong>de</strong> d’effets physiques sont<br />

en jeu : génération et manipulation en amplitu<strong>de</strong> et en phase d’un continuum <strong>de</strong> lumière blanche, effets<br />

non linéaires en casca<strong>de</strong>, effets dispersifs, etc. Les nombreux diagnostics disponibles au laboratoire, le<br />

SPIDER en particulier [10], <strong>de</strong>vraient permettre <strong>de</strong> confronter les résultats <strong>de</strong>s simulations aux résultats<br />

expérimentaux et permettre une bonne compréhension <strong>de</strong>s phénomènes et une optimisation beaucoup<br />

plus facile du système.<br />

Le test crucial sur l’accordabilité, la largeur temporelle et la stabilité tir à tir <strong>de</strong>s impulsions produites par<br />

les NOPAs est évi<strong>de</strong>mment leur utilisation en vraie gran<strong>de</strong>ur dans une expérience <strong>de</strong> type pompe son<strong>de</strong><br />

en femtochimie. C’est ce que le post-doctorant aura l’occasion <strong>de</strong> réaliser en fin <strong>de</strong> contrat en participant<br />

à l’accueil <strong>de</strong>s équipes hébergés sur cette installation laser. Nous pensons en particulier à l’équipe<br />

d’I. Fischer (U. Würzburg, D) qui doit mener une campagne <strong>de</strong> mesure sur la dynamique <strong>de</strong>s carbènes<br />

excités électroniquement au début <strong>de</strong> 2008.<br />

Nature <strong>de</strong> la <strong>de</strong>man<strong>de</strong>, durée du <strong>projet</strong> : Contrat d’un an supplémentaire pour un post-doctorant,<br />

Raman Maksimenka, qui conduit actuellement une recherche sur les développements ci-<strong>de</strong>ssus. Le<br />

travail <strong>de</strong> modélisation <strong>de</strong> l’amplificateur paramétrique optique est déjà engagé. A partir <strong>de</strong> celui-ci, un<br />

premier <strong>de</strong>sign d’un amplificateur paramétrique optique est en cours <strong>de</strong> définition. Le système Femto I a<br />

été modifié afin <strong>de</strong> permettre la continuation <strong>de</strong>s expériences <strong>de</strong> femtochimie et, parallèlement, la<br />

réalisation d’un amplificateur TiS stabilisé en énergie et dont le faisceau d’injection sera mis en forme à<br />

l’ai<strong>de</strong> d’un DAZZLER. La modélisation <strong>de</strong> cet amplificateur TiS, qui sera dédié au pompage du NOPA, est<br />

en cours et le système <strong>de</strong>vrait être opérationnel avant septembre <strong>2007</strong>.<br />

La durée totale du <strong>projet</strong> exposé ci-<strong>de</strong>ssus est <strong>de</strong> 24 mois dont 12 mois sont déjà couverts par une<br />

allocation postdoctorale financée par la région Ile-<strong>de</strong>-France. La <strong>de</strong>man<strong>de</strong> faite dans le cadre du RTRA<br />

porte donc sur une durée <strong>de</strong> 12 mois, à compter du 28/02/2008.<br />

Résultats attendus : En <strong>de</strong>hors <strong>de</strong>s objectifs fixés dans le cadre <strong>de</strong> ce <strong>projet</strong>, la mise au point d’une<br />

métho<strong>de</strong> permettant <strong>de</strong> pomper « directement » <strong>de</strong>s NOPAS avec une chaîne laser TiS délivrant <strong>de</strong>s<br />

impulsions courtes (


Catching the collision complex through a femtosecond coherently controlled pump/probe<br />

process, J. Chem. Phys. 117 (22), 10088 (2002).<br />

[2] S. Sorgues, L. Poisson, K. Raffael, L. Krim, B. Soep, and N. Shafiza<strong>de</strong>h, Femtosecond<br />

electronic relaxation of excited metalloporphyrins in the gas phase, J. Chem. Phys. 124<br />

(2006).<br />

[3] B. Noller, R. Maksimenka, I. Fischer, M. Armone, B. Engels, C. Alcaraz, L. Poisson, and J. M.<br />

Mestdagh, Femtosecond Dynamics of the tert-Butyl Radical, t-C4H9, J. Phys. Chem. A 111<br />

(10), 1771 (<strong>2007</strong>).<br />

[4] S. Sorgues, J. M. Mestdagh, J. P. Visticot, and B. Soep, Wave Packet Movements near the<br />

Conical Intersection between Two Excited Potential Surfaces May Create Observable<br />

Molecular Oscillations, Phys. Rev. Lett. 91, 3001 (2003).<br />

[5] S. Sorgues, J. M. Mestdagh, and B. Soep, Solvation shift of a conical intersection in clusters<br />

of excited tetrakis(dimethyl amino)ethylene with ammonia and acetonitrile molecules,<br />

Chem. Phys. Lett. 399, 234 (2004).<br />

[6] E. Gloaguen, J. M. Mestdagh, L. Poisson, F. Lepetit, J. P. Visticot, B. Soep, M. Coroiu, A. Eppink,<br />

and D. H. Parker, Experimental evi<strong>de</strong>nce for ultrafast electronic relaxation in molecules,<br />

mediated by diffuse states, J. Am. Chem. Soc. 127, 16529 (2005).<br />

[7] T. Oksenhendler, F. Legrand, M. Perdrix, O. Gobert, and D. Kaplan, Femtosecond laser pulse<br />

energy self-stabilization, Applied Physics B: Lasers and Optics 79, 933 (2004).<br />

[8] R. R. Alfano, The supercontinuum laser source : Fundamentals with updated references, 2nd ed.<br />

(Springer, 2005).<br />

[9] P. Tournois, Acousto-optic programmable dispersive filter for adaptive compensation of<br />

group <strong>de</strong>lay time dispersion in laser systems, Opt. Com. 140, 245 (1997).<br />

[10] C. Iaconis and I. A. Walmsley, Spectral phase interferometry for direct electric-field<br />

reconstruction of ultrashort optical pulses, Opt. Lett. 23, 792 (1998).<br />

EQUIPEMENT DEMANDÉ, BUDGET PRÉVISIONNEL<br />

Equipement <strong>de</strong>mandé,<br />

Personnel…<br />

Post-doc 12 mois au <strong>de</strong>là du<br />

6<br />

28/02/2008<br />

coût Cofinancements obtenus<br />

(coût / type <strong>de</strong> contrat)<br />

70 000 € - Post-doc Ile <strong>de</strong> France sur la<br />

pério<strong>de</strong>1/03/<strong>2007</strong>-28/02/2008<br />

- Equipement et fonctionnement nécessaire<br />

aux développements laser sont pris en<br />

charge par le CEA.<br />

ÉQUIPES DE RECHERCHE PARTICIPANTES (y compris l’équipe du porteur)


Équipe RTRA / Unité<br />

Sigle complet et n° d’Unité<br />

Laboratoire Francis Perrin<br />

(LFP) CNRS - URA2453<br />

Service <strong>de</strong>s Photons Atomes<br />

et Molécules (SPAM)<br />

Laboratoire <strong>de</strong><br />

PhotoPhysique Moléculaire<br />

(LPPM)<br />

1 Pour chaque équipe, nom et prénom <strong>de</strong> la principale personne impliquée dans cette proposition<br />

7<br />

Établissement<br />

Correspondant<br />

principal 1 (Nom et axe<br />

thématique RTRA)<br />

Directeur d’unité<br />

CNRS MESTDAGH Jean-Michel MARKOVITSI Dimitra<br />

CEA GOBERT Olivier REYNAUD Cécile<br />

CNRS JOUVET Christophe BRECHIGNAC Philippe


8<br />

Annexe 1 :<br />

LETTRE DE CADRAGE<br />

14 mai <strong>2007</strong><br />

Le RTRA met en place les outils pour atteindre les objectifs du Réseau, à savoir<br />

améliorer la visibilité et l’attractivité <strong>de</strong> l’ensemble <strong>de</strong>s physiciens rassemblés sur le<br />

Triangle Palaiseau-Orsay-Saclay, autour <strong>de</strong>s thématiques et axes scientifiques sur<br />

lesquels s’est construit le <strong>projet</strong>. Ces outils sont accompagnés <strong>de</strong> financements, dont<br />

une moitié environ sera consacrée à <strong>de</strong>s dépenses salariales, l’autre moitié à <strong>de</strong>s<br />

soutiens en fonctionnement et équipement.<br />

OBJECTIFS<br />

Les <strong>de</strong>man<strong>de</strong>s <strong>de</strong> financement <strong>de</strong>vront correspondre aux objectifs et aux actions<br />

du réseau, à savoir :<br />

(i) soutien à la visibilité internationale (chaires seniors environnées, postes<br />

d’accueil pour étrangers ou <strong>de</strong> soutien à <strong>de</strong>s séjours <strong>de</strong> français dans un<br />

labo étranger),<br />

(ii) soutien à l’émergence <strong>de</strong> jeunes équipes (chaires juniors environnées pour<br />

attirer <strong>de</strong> potentiels lea<strong>de</strong>rs <strong>de</strong> nouvelles équipes ou pour les soutenir s’ils<br />

ont bénéficié d’un recrutement sur un poste permanent),<br />

(iii) soutien à la consolidation <strong>de</strong>s équipements<br />

(iv) et enfin quelques soutiens plus ponctuels à la diffusion, à la pédagogie ou<br />

à la valorisation.<br />

PROCÉDURE<br />

Initiation, montage, évaluation, choix et financement <strong>de</strong>s propositions<br />

L’animation scientifique se fera à partir <strong>de</strong> la base, c’est-à-dire en premier lieu au<br />

sein <strong>de</strong>s thèmes et axes du réseau, qui regroupent chacun un potentiel i<strong>de</strong>ntifié<br />

d’une centaine <strong>de</strong> participants. C’est à ce niveau que doivent être initiées et<br />

élaborées les <strong>de</strong>man<strong>de</strong>s s’inscrivant dans l’un <strong>de</strong>s objectifs rappelés ci-<strong>de</strong>ssus.<br />

Chaque axe ou thème fonctionnera <strong>de</strong> la façon qui lui paraît la plus appropriée. Sa<br />

première mission est d’i<strong>de</strong>ntifier et <strong>de</strong> recenser les chercheurs présents sur le<br />

plateau et susceptibles <strong>de</strong> participer à <strong>de</strong>s <strong>projet</strong>s <strong>de</strong> recherche générés dans l’axe<br />

ou le thème. Il est suggéré, sans obligation, que les thèmes et axes se dotent chacun<br />

d’un « bureau » <strong>de</strong> quelques personnes représentant l’ensemble <strong>de</strong>s laboratoires<br />

participants, qui élabore les <strong>projet</strong>s. Chaque thème/axe désignera <strong>de</strong>ux<br />

représentants (ainsi que <strong>de</strong>ux suppléants) à la Commission <strong>de</strong> la Vie Scientifique<br />

(CVS). Cette commission, sa désignation, son fonctionnement et son rôle sont<br />

définis dans le règlement intérieur du RTRA. En particulier, elle est chargée <strong>de</strong><br />

présenter au Comité <strong>de</strong> Pilotage, un ensemble cohérent et motivé <strong>de</strong> <strong>projet</strong>s pour<br />

<strong>de</strong>man<strong>de</strong>s <strong>de</strong> financements. La composition <strong>de</strong> la Commission <strong>de</strong> la vie Scientifique<br />

est jointe en annexe.


Le Comité <strong>de</strong> Pilotage (CP) est défini dans les statuts <strong>de</strong> la Fondation : « Chaque<br />

directeur <strong>de</strong> réseau est assisté par un Comité <strong>de</strong> Pilotage qu’il prési<strong>de</strong> ». Sa<br />

composition, son organisation et ses attributions sont aussi définies dans le<br />

règlement intérieur. Il y est stipulé que le Comité <strong>de</strong> Pilotage « assure l’évaluation et<br />

fait <strong>de</strong>s propositions au directeur pour la sélection et le financement <strong>de</strong>s <strong>projet</strong>s<br />

scientifiques, en s’appuyant sur l’avis motivé <strong>de</strong> la CVS et sur toute autre expertise<br />

qu’il pourra juger nécessaire ».<br />

PROFIL<br />

Toute personne recensée dans l’activité scientifique du réseau peut être à l’initiative<br />

d’un <strong>projet</strong> scientifique.<br />

CRITÈRES DE FOND<br />

Les critères indispensables pour obtenir le financement d’un <strong>projet</strong> sont évi<strong>de</strong>mment<br />

son excellence et son originalité. C’est aussi, notamment pour un gros <strong>projet</strong>, son<br />

« esprit RTRA », à savoir sa capacité à réunir plusieurs équipes du RTRA, dans un<br />

thème/axe ou, mieux encore, entre <strong>de</strong>s thèmes/axes différents, valorisant la<br />

complémentarité <strong>de</strong>s multiples compétences qui existent dans le Triangle.<br />

Le budget par objectifs définit les différentes catégories <strong>de</strong> <strong>de</strong>man<strong>de</strong>s qui peuvent<br />

être soumises au RTRA pour financement, et rappelées au début <strong>de</strong> cette lettre <strong>de</strong><br />

cadrage.<br />

• Les “chaires d’excellence seniors environnées“ correspon<strong>de</strong>nt au financement<br />

(salaires et charges pour un montant annuel <strong>de</strong> l’ordre <strong>de</strong> 100 k€) d’un spécialiste<br />

étranger reconnu, qui sera hébergé dans une équipe du réseau. On lui associe<br />

typiquement un soutien financier <strong>de</strong> l’ordre <strong>de</strong> 60 k€ pour un poste <strong>de</strong> post-doc, pour<br />

travailler avec lui en forte interaction avec le labo d’accueil, auquel il est rattaché.<br />

Une allocation en crédits <strong>de</strong> petit équipement et <strong>de</strong> fonctionnement (<strong>de</strong> l’ordre <strong>de</strong> 40<br />

k€) est aussi associée à une telle chaire, dont la durée normale est <strong>de</strong> un an (à<br />

prendre en une ou <strong>de</strong>ux fois) et dont la reconduction pour une année supplémentaire<br />

pourrait être éventuellement soutenue.<br />

• L’attractivité internationale est <strong>de</strong>stinée à financer toutes les actions<br />

concernant la mobilité accrue <strong>de</strong> l’étranger vers le RTRA et du RTRA vers l’étranger,<br />

afin d’accroître la diffusion <strong>de</strong> l’image <strong>de</strong> marque du Triangle (postes <strong>de</strong> chercheurs<br />

associés ou <strong>de</strong> post-docs, soutien à l’obtention <strong>de</strong> semestres sabbatiques, incitation<br />

aux stages à l’étranger pour les thésards, financement <strong>de</strong> bourses <strong>de</strong> thèses pour<br />

étudiants non européens), et s’inscrivant dans une thématique scientifique du RTRA.<br />

• Le soutien à l’émergence <strong>de</strong> jeunes équipes autour <strong>de</strong> « chaires juniors » se<br />

fait pratiquement <strong>de</strong> façon assez semblable aux chaires d’excellence seniors<br />

environnées, c’est-à-dire qu’elles incluent <strong>de</strong>s salaires pour le chercheur lui-même (à<br />

un taux inférieur à celui d’un senior), ainsi que <strong>de</strong>s accompagnements en salaires<br />

pour post-docs et/ou thésards et en équipements et fonctionnement. Mais la finalité<br />

en est différente. Pour un chercheur senior, la règle générale, à la fin <strong>de</strong> son séjour,<br />

sera <strong>de</strong> repartir sur son poste permanent, en laissant son empreinte positive dans<br />

9


son équipe d’accueil. Pour les postes juniors, il s’agit surtout d’ai<strong>de</strong>r à l’éclosion <strong>de</strong><br />

nouvelles équipes qui perdurent autour d’un jeune lea<strong>de</strong>r français (parfois en<br />

rapatriement <strong>de</strong> l’étranger) ou étranger, mais qui <strong>de</strong>vrait être stabilisé dans la suite<br />

logique <strong>de</strong>s opérations. Ce soutien peut aussi s’appliquer à <strong>de</strong> jeunes chercheurs<br />

nouvellement embauchés sur poste stable (CNRS, UPS, CEA…) pour les ai<strong>de</strong>r à<br />

monter une nouvelle équipe. Il s’agit alors plutôt dans ce cas <strong>de</strong> soutiens à<br />

l’installation. La durée <strong>de</strong> l’attribution d’une chaire junior est variable entre un et trois<br />

ans, une durée plus longue peut être exceptionnellement envisagée si le succès <strong>de</strong><br />

l’opération l’impose. En résumé, les critères <strong>de</strong> sélection sont l’excellence, la<br />

nouveauté et la priorité du <strong>projet</strong> au sein <strong>de</strong>s thématiques scientifiques du Triangle,<br />

le recrutement (avec <strong>de</strong> fortes probabilités dans un délai court ou dans certains cas<br />

réalisé récemment) du chercheur concerné. Aucun critère <strong>de</strong> rejet a priori <strong>de</strong> dossier<br />

pour <strong>de</strong>s raisons administratives n’est explicité, pour laisser aux structures <strong>de</strong><br />

décision du RTRA une large souplesse d’initiative.<br />

• Le soutien à la consolidation en équipements d’intérêt collectif, concerne les<br />

acquisitions jugées prioritaires pour maintenir une avance instrumentale et<br />

expérimentale dans la compétition internationale, et indispensables pour attirer les<br />

meilleurs étrangers. Elles doivent s’inscrire dans la dynamique scientifique du RTRA,<br />

tout en maintenant une certaine synergie avec les politiques en équipements milourds<br />

<strong>de</strong>s organismes.<br />

• Le soutien ponctuel et ciblé « diffusion » concerne <strong>de</strong>s actions exploratoires<br />

interdisciplinaires, vers l’enseignement (pédagogie), vers la formation (écoles), vers<br />

la communication (séminaires, workshops) ou vers la valorisation (soutien technique<br />

auprès d’actions <strong>de</strong> type “preuve <strong>de</strong> concept“ )<br />

CALENDRIER<br />

Pratiquement, on peut prévoir un examen par le CP <strong>de</strong>s <strong>de</strong>man<strong>de</strong>s importantes<br />

(chaires seniors, chaires juniors, équipement) une fois par trimestre effectif <strong>de</strong> travail<br />

(trois fois par an). Ceci équivaut à un « appel à gros <strong>projet</strong>s» ouvert trois fois par an,<br />

permettant une évaluation impartiale et rapi<strong>de</strong> <strong>de</strong>s <strong>projet</strong>s <strong>de</strong> même nature. Les<br />

<strong>de</strong>man<strong>de</strong>s <strong>de</strong> faible montant (bourses, post-docs isolés) pourront être examinées par<br />

le CP à chacune <strong>de</strong> ses réunions, c’est-à-dire au moins une fois tous les <strong>de</strong>ux mois.<br />

Nous espérons ainsi donner une réponse rapi<strong>de</strong> et efficace aux <strong>de</strong>man<strong>de</strong>s qui<br />

montent <strong>de</strong> la base.<br />

Note : pour l’année <strong>2007</strong>, nous proposons <strong>de</strong> travailler sur le calendrier suivant :<br />

Date <strong>de</strong> dépôt <strong>de</strong>s premiers <strong>projet</strong>s :10 juin <strong>2007</strong><br />

Présentation du bilan <strong>de</strong> la première évaluation début juillet <strong>2007</strong><br />

FORME<br />

Il n’est pas prévu <strong>de</strong> règles strictes pour monter les <strong>de</strong>man<strong>de</strong>s, qui doivent s’inscrire<br />

dans la politique scientifique générale du réseau. La taille du dossier <strong>de</strong>vra être<br />

« proportionnelle » au <strong>projet</strong> : d’une à <strong>de</strong>ux pages pour la <strong>de</strong>man<strong>de</strong> d’un post-doc, à<br />

une dizaine <strong>de</strong> pages pour les plus gros <strong>projet</strong>s. La <strong>de</strong>man<strong>de</strong> justifiera la pertinence<br />

thématique du <strong>projet</strong>, son caractère fédérateur dans le cas d’un gros <strong>projet</strong>, son<br />

10


montant financier. Elle <strong>de</strong>vra être argumentée, informative et suffisamment détaillée,<br />

en restant synthétique, pour permettre l’évaluation impartiale et rapi<strong>de</strong> par le CP.<br />

Dans le cas <strong>de</strong>s dossiers plus importants (chaires seniors, chaires juniors,<br />

équipement structurant mi-lourd), qui seront soumis éventuellement à une expertise<br />

internationale, les dossiers <strong>de</strong>vront être rédigés en anglais.<br />

En ce qui concerne la forme, les cadres montrés ci-<strong>de</strong>ssus <strong>de</strong>vront accompagner la<br />

proposition. Cependant, afin <strong>de</strong> mettre en adéquation la politique <strong>de</strong> financement du<br />

RTRA avec l’ensemble <strong>de</strong>s <strong>de</strong>man<strong>de</strong>s émanant <strong>de</strong>s laboratoires vis-à-vis <strong>de</strong> leurs<br />

organismes (par exemple dans le domaine <strong>de</strong>s équipements mi-lourds), il sera<br />

<strong>de</strong>mandé <strong>de</strong> faire viser les <strong>projet</strong>s par les directeurs <strong>de</strong>s unités concernées.<br />

REVISION DES TERMES DE FONCTIONNEMENT DU RESEAU<br />

Ces mo<strong>de</strong>s <strong>de</strong> fonctionnement pourront être revus pour amélioration au terme d’un<br />

an, à l’examen <strong>de</strong> leur utilisation et <strong>de</strong> leur efficacité pendant la première année <strong>de</strong><br />

vie du réseau.<br />

Principe <strong>de</strong> fonctionnement et calendrier prévus pour le dépôt, l’examen et la<br />

sélection <strong>de</strong>s <strong>projet</strong>s RTRA soutenus en <strong>2007</strong> :<br />

11<br />

QuickTime et un<br />

décompresseur TIFF (LZW)<br />

sont requis pour visionner cette image.


Remarque : le tableau ci-après propose une version préparatoire <strong>de</strong> budget par<br />

objectifs, c’est-à-dire une enveloppe indicative <strong>de</strong>s financements alloués à ces<br />

différents types d’actions, pour la première année <strong>de</strong> fonctionnement, ainsi qu’une<br />

version par nature <strong>de</strong>s dépenses. Les chiffres donnés pour chaque type <strong>de</strong><br />

<strong>de</strong>man<strong>de</strong>, sont moyens et indicatifs, dans la mesure où les <strong>de</strong>man<strong>de</strong>s potentielles<br />

sont encore complètement inconnues. Des transferts entre les différentes rubriques<br />

sont aussi envisageables en fonction <strong>de</strong>s <strong>de</strong>man<strong>de</strong>s recensées. Le financement <strong>de</strong>s<br />

<strong>projet</strong>s retenus sera défini cas par cas.<br />

Ressources<br />

Dépenses par<br />

objectifs<br />

12<br />

Origine<br />

Recherche<br />

Dotation ministère<br />

Dotation fondateurs<br />

2800 k€<br />

1410 k€<br />

Chaires seniors environnées<br />

(2 x 200 k€)<br />

Attractivité internationale (postdocs,<br />

thésards, sabbatiques…)<br />

4210 k€<br />

Chaires juniors environnées<br />

(2 à 4 x 250 k€/an)<br />

1000<br />

Mi-lourds structurants 1850<br />

Diffusion 200<br />

Administration, Salaires 260<br />

gestion Equipement, fonctionnement,<br />

missions<br />

100<br />

Total 4210<br />

Dépenses par<br />

nature<br />

Salaires Chaires seniors (2 x 150)<br />

Chaires juniors (4 x 100)<br />

Post-docs (4 x 60)<br />

Thésards (4 x 40)<br />

Ingénieur (1 x 50)<br />

Administration (260)<br />

Equipement,<br />

fonctionnement<br />

400<br />

400<br />

1410<br />

2800<br />

Total 4210


Thème 1<br />

Cohérence + intrication<br />

quantiques<br />

Thème 2<br />

Matière hors d’équilibre<br />

13<br />

Noms et e-mails <strong>de</strong>s représentants<br />

Annexe 2 :<br />

Daniel Estève (SPEC) daniel.esteve@cea.fr<br />

Alain Aspect (LCF)<br />

alain.aspect@institutoptique.fr<br />

Christophe Jouvet (PPM)<br />

christophe.jouvet@ppm.u-psud.fr<br />

Philippe Roncin (LCAM)<br />

philippe.roncin@lcam.u-psud.fr<br />

Thème 3Matière complexe Jean Daillant (CEA) jean.daillant@cea.fr<br />

Dominique Salin (FAST) salin@fast.u-psud.fr<br />

Thème 4<br />

Henri Alloul (LPS) alloul@lps.u-psud.fr<br />

Matière fortement corrélée Catherine Pépin (SPhT) catherine.pepin@cea.fr<br />

Thème 5<br />

Electronique <strong>de</strong> spin<br />

Thème 6<br />

Lumière extrême<br />

Thème 7<br />

Nanophotonique<br />

Axe A<br />

Instrumentation<br />

Axe B<br />

Théorie<br />

Axe C<br />

Fabrication, synthèse<br />

Michel Viret (SPEC) michel.viret@cea.fr<br />

Frédéric Petroff (CNRS/Thales)<br />

fre<strong>de</strong>ric.petroff@thalesgroup.com<br />

Brigitte Cros (PGP) brigitte.cros@pgp.u-psud.fr<br />

Pascal Monot (SPAM) pascal.monot@cea.fr<br />

Philippe Boucaud (IEF)<br />

philippe.boucaud@ief.u-psud.fr<br />

Fabien Bretenaker (LAC)<br />

fabien.bretenaker@lac.u-psud.fr<br />

Mourad Idir (SOLEIL)<br />

mourad.idir@synchrotron-soleil.fr<br />

Karim Bouzehouane ((CNRS/Thales)<br />

karim.bouzehouane@thalesgroup.fr<br />

Jean-Marc Luck (CEA) jean-marc.luck@cea.fr<br />

Victor Sidis (LCAM) victor.sidis@u-psud.fr<br />

Giancarlo Faini (LPN) giancarlo.faini@lpn.cnrs.fr<br />

Jean-Pierre Boilot (PMC-X)<br />

jpb@pmc.polytechnique.fr<br />

Noms et e-mails <strong>de</strong>s suppléants<br />

Jean-Philippe Bourgoin (SPEC) jeanphilippe.bourgoin@cea.fr<br />

Hélène Bouchiat bouchiat@lps.u-psud.fr<br />

Philippe Bourges (LLB) philippe.bourges@cea.fr<br />

Sylvain Ravy (Soleil) sylvain.ravy@synchrotronsoleil.fr<br />

Jean-Eric Wegrowe (LSI)<br />

wegrowe@poly.polytechnique.fr<br />

Jacques Miltat (LPS) miltat@lps.u-psud.fr<br />

Thierry Jolicoeur thierry.jolicoeur@u-psud.fr<br />

Olivier Dulieu (LAC) olivier.dulieu@lac;u-psud.fr<br />

Daniel Bouchier (IEF) daniel.bouchier@ief.u-psud.fr<br />

Olivier Spalla (LIONS-CEA) olivier.spalla@cea.fr

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