rapport d'activités 2003-2008 - RQMP

ROORDA S. RYAN D.
Nom : Sjoerd Roorda
Affiliations : Professeur, Département de physique;
Directeur, Laboratoire de faisceaux d’ions et Groupe
de recherche en physique et technologie des
couches minces, Université de Montréal;
Membre du CE, RQMP
Diplôme : Ph.D. Physique, 1990, Utrecht University,
Pays-Bas
Courriel : sjoerd.roorda@umontreal.ca
Nom : Dominic Ryan
Affiliations : Professeur, Département de physique,
Université McGill; Président, Canadian Institute
for Neutron Scattering
Diplôme : Ph.D. Physique expérimentale, 1986,
Dublin University, Irlande
Courriel : dhryan@physics.mcgill.ca
Web : www.physics.mcgill.ca/~dominic/
Recherche
Sjoerd Roorda utilise des faisceaux d’ions pour modifier et caractériser les matériaux.
Les modifications sont induites par implantation ionique (addition d’impuretés
telles des dopants électriques ou optiques), irradiation ionique (introduction de
défauts) ou déformation par faisceaux d’ions (déformations macroscopiques de
particules sphériques).
L’irradiation est utilisée pour synthétiser de façon reproductible, des cristaux
de semiconducteurs amorphes très purs, qui sont par la suite caractérisés par
des techniques comme la diffraction de rayons X, la spectroscopie Raman et la
calorimétrie. De façon similaire, il est possible de contrôler la quantité de défauts
introduits dans des cristaux de semiconducteurs et d’étudier le comportement
sous recuit en combinant les techniques de spectroscopie infrarouge,
d’annihilation de positrons et de calorimétrie à balayage différentiel.
Les nanoparticules d’or, incorporées dans la silice et déformées par irradiation à
l’aide d’ions lourds rapides, montrent une bande d’absorption induite par résonance
de plasmons de surface qui est ajustable et dépendante de la polarisation.
Le mécanisme atomique menant à l’élongation de nanoparticules – initialement
sphériques – n’est pas connu et demeure sujet d’intérêt.
Les applications médicales de la modification des matériaux par faisceaux d’ions
incluent l’implantation ionique d’endoprothèses vasculaires (pour les artères
coronaires) et de spirales (pour traiter les anévrismes cérébraux) avec du phosphore-32
radioactif. Le P 32 est un bêta-émetteur pur qui affecte la croissance des
cellules à proximité immédiate de l’endoprothèse implantée dans le patient.
Publications choisies
• “Deformation, alignment and anisotropic optical properties of gold
nanoparticles embedded in silica”, C. Harkati, J.M. Lamarre,
L. Martinu et S. Roorda,
Nucl. Instr. and Meth. B 257, 24 (2007).
• “Ion-implantation and characterization of P-32-radioactive platinum coils
for endovascular treatment of intracranial aneurysms”,
P. Leblanc, J. Raymond et S. Roorda,
Nucl. Instr. and Meth. B 242, 173 (2006).
• “Divacancies in proton irradiated silicon: Comparison of annealing mechanisms
studied with infrared spectroscopy and positron annihilation”,
R. Poirier, V. Avalos, S. Dannefaer, F. Schiettekatte et S. Roorda,
Nucl. Instr. and Meth. B 206, 85 (2003).
• “High-energy X-ray diffraction study of pure amorphous silicon”,
K. Laaziri, S. Kycia, S. Roorda, M. Chicoine, J.L. Robertson,
J. Wang et S.C. Moss,
Phys. Rev. B 60, 13520 (1999).
Affiliations professionnelles
Association canadienne des physiciens (ACP)
American Physics Society (APS)
Kaiserlich Konigsliche Böhmische Physikalische Gesellschaft
Mots-clefs
Modification des matériaux par faisceau d’ions, matériaux amorphes,
défauts dans les cristaux, semiconducteurs, nanoparticules
Recherche
Nous appliquons des techniques nucléaires à la résolution de problèmes
magnétiques.
Pour ce faire, nous avons élargi le répertoire traditionnel de spectroscopie 57 Fe
Mössbauer conventionnelle pour inclure les neutrons (diffraction, dépolarisation
et réflectométrie polarisée), µ SR, 119 Sn Mössbauer, les spectroscopies Mössbauer
à conversion d’électron à basse température (LT-CEMS), et Mössbauer double
à excitation sélective (SEDM). Nous développons aussi l’utilisation de sources
froides de plus haute énergie de transition Mössbauer comme 197 Au, 170 Yb et 166 Er.
La combinaison des techniques de SEDM et µ SR nous permet d’obtenir des
mesures directes et quantitatives des fluctuations magnétiques près de T xy.
Les infrastructures de calcul haute performance disponibles (Beowulf
computing cluster) complémentent ces travaux par des analyses numériques
rigoureuses.
Nous dirigeons la mise en place d’une infrastructure d’analyse subKelvin par
diffraction de poudres au « Canadian Neutron Beam Centre (CNBC) » de Chalk
River et avec mes étudiants, nous y avons utilisé ce système pour deux projets
d’envergure (Er 3Cu 4X 4 (X = Si, Ge, Sn) et Yb 5Si xGe 4-x ) et y étudions avec nos
collaborateurs italiens, un système monoaimant moléculaire (“Fe-17”) destiné
à obtenir les premières évidences directes d’ordre magnétique à longue portée
dans ces nouveaux matériaux.
Un système Mössbauer subKelvin est en cours d’installation dans notre laboratoire.
Publications choisies
• “Low background single crystal silicon sample holders for neutronpowder
diffraction”, M. Potter, H. Fritzsche, D.H. Ryan et L.M.D. Cranswick,
J. Appl. Cryst. 40, 489 (2007).
• “Anisotropic contributions to the 119 Sn transferred hyperfine fields in
RMn 6Sn 6-xX x (R=Y,Tb,Er; X=In,Ga)”, L.K. Perry, D.H. Ryan et G. Venturini,
Phys. Rev. B 75, 144417 (2007).
• “Phase diagrams of site frustrated Heisenberg models on simple cubic,
bcc and fcc lattices”, A.D. Beath et D.H. Ryan,
Phys. Rev. B 73, 214445 (2006).
• “Valence and magnetic ordering in the Yb 5Si xGe 4-x pseudobinary system”,
C.J. Voyer, D.H. Ryan, K. Ahn, K.A. Gschneidner, Jr. et V.K. Pecharsky,
Phys. Rev. B 73, 174422 (2006).
• “Magnetic fluctuations in Eu 2BaNi 1-xZn xO 5 Haldane systems”, J. van Lierop,
C.J. Voyer, T.N. Shendruk, D.H. Ryan, J.M. Cadogan et L. Cranswick,
Phys. Rev. B 73, 174407 (2006).
Affiliation professionnelle
Association canadienne des physiciens (ACP)
Mots-clefs
Magnétisme, spectroscopie Mössbauer, diffraction de neutrons, frustration,
aimants moléculaires
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