Méthode d'imagerie basée sur la diffraction d'électrons générés par laser, combinant résolution temporelle à l'échelle de la femtoseconde et résolution spatiale sub-atomique

 

Patrizio Antici

Institut national de la recherche scientifique

 

Domaine : nature et interactions de la matière

Programme projet de recherche en équipe

Concours 2015-2016

L'étude de nombreux systèmes dynamiques en biologie et chimie, et de leurs changements structurels nécessite des diagnostics avec une résolution spatiale sub-atomique et une résolution temporelle très courte (de l'ordre de la fs). La Diffraction Ultra rapide d'Electrons (DUE) est la méthode la plus efficace car elle permet l'étude de la dynamique des structures en 4D, combinant la haute résolution spatiale (échelle sub-atomique <10 pm) et la haute résolution temporelle (échelle des réactions chimiques env. 100 fs).

L'objectif de cette proposition est la réalisation d'expériences de diffraction d'électrons grâce à des électrons accélérés par laser avec un champ d'accélération direct. Cette méthode d'accélération permet d'obtenir un flux et une énergie des électrons plus élevés qu'avec les méthodes classiques, tout en augmentant la résolution temporelle qui devrait passer au niveau de la fs. En utilisant la nouvelle source laser ALLS du centre INRS-EMT, nous allons caractériser la source d'électrons produits par laser, effectuer des expériences de diffraction d'électrons sur des échantillons simples qui nous permettront de comparer les résultats avec ceux obtenus sur une source d'électrons classiques. En tant qu‘application, nous prévoyons d'utiliser cette méthode pour suivre la croissance de nanoparticules à l'échelle de la femtoseconde.

La proposition suivante va stimuler l'innovation et former du personnel hautement qualifié dans deux domaines d'importance cruciale tels que le domaine de l'accélération de particules par laser et celui de la science des matériaux, fournissant une méthode novatrice pour mieux contrôler et comprendre les réactions chimiques, l'évolution des systèmes biologiques et la croissance des matériaux à l'échelle nanométrique.