Journal de Saclay n°31 - CEA Saclay

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ActualitésFEU VERT POUR SPIRAL2 À CAENEn mai 2005, le projet d’envergure européenne SPIRAL2 a reçu l’approbation du Ministère délégué àla recherche pour être construit auprès du Grand accélérateur national d’ions lourds 1 (GANIL) à Caen.Classé « Grande installation de recherche européenne »depuis 1994, le GANIL accueille une communauté scientifiqueeuropéenne de plusieurs centaines de membres quidépasse le seul domaine de la physique nucléaire.Les chercheurs viennent sur place réaliser une expériencequi utilise les faisceaux d’atomes ionisés 2 du GANIL, accélérésà des vitesses proches de celle de la lumière.Au cours des dernières années, la recherche internationales’est focalisée sur l’étude des noyaux « exotiques ».Produits lors du Big Bang et dans les étoiles, ces élémentsont disparu de la Terre.Les premiers noyaux synthétisés ont révélé des propriétéstotalement inattendues : des cohésions accrues, des déformationsinsoupçonnées, des radioactivités nouvelles, etc.Des milliers de noyaux restent à découvrir ! S’ils parvenaientà les produire, les chercheurs comprendraientmieux les lois qui gouvernent le comportement desnoyaux.Une source de noyaux exotiquesLa future installation SPIRAL2 produira en abondance desnoyaux exotiques lourds, riches en neutrons et protons.Au cœur de la future machine, un accélérateur linéairesupraconducteur, délivrant des faisceaux d’ions parmi lesplus intenses du monde, bombardera une cible dematière. Les réactions induites engendreront des milliardsde noyaux exotiques. Extraits, triés, accélérés, les noyauxles plus intéressants seront assemblés en faisceauxpermettant de nouvelles analyses. Ainsi SPIRAL2 ouvrira denouveaux horizons à la physique et à l’astrophysiquenucléaires. Cette plate-forme expérimentale rassembleraégalement les communautés de physique atomique, dephysique du solide et de radiobiologie autour de la matièresous irradiation.Premiers faisceaux en 2010De plus, SPIRAL2 sera la source de neutrons rapides la plusperformante pour les dix prochaines années. Elle permettrad’effectuer des mesures de données neutroniquesqui contribueront à rendre l’énergienucléaire encore plus sûre et respectueuse del’environnement.Avec cet investissement financé par le CEA, leCNRS, la Région Basse-Normandie, les collectivitésterritoriales et soutenu par l’Union européenneet des collaborations internationales, larecherche française s’inscrit pleinement dansune dimension européenne. Les premiers faisceauxsont attendus pour 2010.1 Ce laboratoire, qui a le statut d’un Groupement d’intérêtéconomique entre le CEA et le CNRS, est une « antenne »du centre CEA de Saclay.12 Un atome ionisé (ou ion) a perdu un ou plusieurs électrons.Les ions du GANIL sont complètement « épluchés» : ils sontréduits à l’état de noyaux, privés d’électrons.1SPIRAL2 complétera l’installation actuelle (photo) pour mieux comprendreles lois qui gouvernent la cohésion des noyaux.12
NANOTUBE DE CARBONE INTERRUPTEURDes chercheurs du DRECAM 1 à Saclay ont établi la loi de déformation d’un nanotube 2 de carbonesoumis à un champ électrique et ont mis à profit cette compréhension pour fabriquer, pour la premièrefois par autoassemblage, un nano-interrupteur.ActualitésLes « MEMs 3 » associent sur une même « puce » diverséléments mécaniques, optiques, électromagnétiques outhermiques et de l’électronique. Capteurs ou actionneurs,ils sont aujourd’hui utilisés dans l’automobile (airbag), lesune électrode. Le dispositif du CEA est la première réalisationde ce genre à bénéficier de techniques de contrôle dupositionnement des nanotubes développées au LEM. Desurcroît, une fois en contact avec l’électrode, le nanotubey reste même sous une tension très réduite. Cettepropriété peut être mise à profit pour réaliser des mémoirespar exemple.1périphériques informatiques (cartouches d’imprimantes àjet d’encre), le médical, le spatial et la défense. Ces technologiesaccompagnent la miniaturisation de la microélectronique.Pour une taille de composant inférieure aumillième de millimètre, on parle de « NEMs » 3 . En dessousd’un certain seuil, il devient nécessaire de changer radicalementde technologie.Une solution éléganteAlors qu’il est très difficile d’usiner des matériaux massifs auxdimensions requises, l’assemblage de nanotubes 3 decarbone constitue une solution élégante.Un nanotube de carbone fixé aux deux extrémités etsuspendu au-dessus d’un support conducteur a étéétudié. Lorsqu’une tension électrique lui est appliquée, ilest soumis à une force électrostatique attractive et sedéforme. Les chercheurs du Laboratoire d’électroniquemoléculaire (LEM) ont établi théoriquement une loid’échelle reliant cette déformation aux paramètres géométriqueset électrostatiques et ont pu vérifier cette loi enmesurant directement la déformation des nanotubes parmicroscopie à force atomique.Forts de cet acquis, les chercheurs du LEM ont fabriquéun nano-interrupteur. Lorsque le nanotube est soumis à unpotentiel électrique, il se déforme et entre en contact avecPartenariatsLes applications d’ores et déjà envisageables vont descapteurs de force ultra-faibles jusqu’aux commutateurs designaux de hautes fréquences pour les télécommunications.Pour aller plus loin, il faudra parvenir à intégrer sur unemême puce le nano-interrupteur et le système électronique.Ce problème se trouve au cœur du nouveau projeteuropéen NANO-RF, coordonné par l’Ecole polytechniquefédérale de Lausanne et qui implique différents laboratoiresdu CEA et du CNRS, ainsi que d’autres partenaireseuropéens.1 DRECAM : Département de recherche sur l’état condensé, les atomes et lesmolécules.2 Les nanotubes de carbone ont typiquement un diamètre de quelques milliardièmesde mètre (nanomètres) et une longueur de quelques millionièmes de mètre.3 MEMs ou NEMs : systèmes micro (ou nano) – électro - mécaniques.21 C’est au laboratoire d’électronique moléculaire que le nanointerrupteurà nanotube de carbone est conçu, réalisé et testé.2 Image en microscopie électronique à balayage d’un nanotube« multiparois » suspendu au-dessus d’un substrat de siliciumdopé.13
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