Vignette du morpho pour illustrer l'INSP

Institut des NanoSciences de Paris (INSP)

PARIS CEDEX 05

The unifying theme of the research conducted at the INSP is the identification and understanding of new properties that arise whenever physical phenomena are confined to objects smaller than their characteristic length. Particular attention is paid to the control and characterisation of the interfaces between these small objects and their environment.

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Manipulation d'un cryostat afin de caractériser un composant infrarouge. Les nanocristaux sont une nouvelle génération de semiconducteurs de taille nanométrique, dont les propriétés diffèrent drastiquement de celles d’un matériau massif. Les nanomatériaux comme le séléniure de cadmium ont ainsi la capacité de changer de couleur lorsqu’on modifie leur taille. Des scientifiques cherchent à étendre ce concept d’émission de lumière visible à la détection de lumière infrarouge, pour développer des…

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Manipulation d'un cryostat afin de caractériser un composant infrarouge
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Capteur infrarouge à base de nanocristaux contenant un résonateur optique. Les nanocristaux sont une nouvelle génération de semiconducteurs de taille nanométrique, dont les propriétés diffèrent drastiquement de celles d’un matériau massif. Les nanomatériaux comme le séléniure de cadmium ont ainsi la capacité de changer de couleur lorsqu’on modifie leur taille. Des scientifiques cherchent à étendre ce concept d’émission de lumière visible à la détection de lumière infrarouge, afin de développer…

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Capteur infrarouge à base de nanocristaux contenant un résonateur optique
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Le réseau RENATECH est un réseau national du CNRS distribué en cinq grandes centrales de technologies localisées à Palaiseau, Lille, Besançon, Toulouse et Grenoble. L'équipe, constituée de représentants de chacune de ces centrales et de développeurs informatiques de l'Institut d'électronique, de microélectronique et de nanotechnologie, a lancé une nouvelle application : REPOTECH. Elle permet de gérer les demandes de faisabilité ou de projets afin d'accéder aux équipements technologiques du…

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Cristal collectif 2023 : REPOTECH
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Portrait d'Emmanuel Lhuillier, médaille de bronze du CNRS 2022, chargé de recherche à l'Institut des nanosciences de Paris, spécialiste des nanocristaux colloïdaux pour des applications optoélectroniques, comme la détection des infrarouges. Entre chimie, physique et ingénierie, Emmanuel Lhuillier manipule des cristaux nanométriques colloïdaux, des nanoparticules dont la couleur change en jouant sur leur taille. Il utilise des nanoparticules de tellure de mercure qui absorbent dans la…

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Médaille de bronze 2022 : Emmanuel Lhuillier
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Pipettes plastiques contenant des solutions de nanocristaux de différentes couleurs sous éclairement ultraviolet. La solution bleue contient des particules d’une taille d’environ 2 nm, tandis que la rouge contient des particules d’environ 6 nm. Les nanocristaux sont une nouvelle génération de semi-conducteurs de taille nanométrique, produits grâce une technique de croissance cristalline qui permet de contrôler la taille des particules au nanomètre. Leurs propriétés diffèrent drastiquement de…

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Pipettes contenant des solutions de nanocristaux de différentes couleurs sous éclairement UV
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Lames de verre recouvertes de solutions de nanocristaux de différentes couleurs sous éclairement ultraviolet. Les nanocristaux sont une nouvelle génération de semi-conducteurs de taille nanométrique, produits grâce une technique de croissance cristalline qui permet de contrôler la taille des particules au nanomètre. Leurs propriétés diffèrent drastiquement de celles d’un matériau massif. Il est notamment possible d’ajuster la couleur d’un nanomatériau comme le séléniure de cadmium en ajustant…

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Lames de verre recouvertes de solutions de nanocristaux de différentes couleurs sous éclairement UV
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Tubes de plexiglass recouverts de solutions de nanocristaux de différentes couleurs sous éclairement ultraviolet. Le tube bleu est recouvert de particules d’une taille d’environ 2 nm, tandis que le rouge est recouvert de particules plus grosses d’environ 6 nm. Les nanocristaux sont une nouvelle génération de semi-conducteurs de taille nanométrique, produits grâce une technique de croissance cristalline qui permet de contrôler la taille des particules au nanomètre. Leurs propriétés diffèrent…

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Tubes de plexiglass recouverts de solutions de nanocristaux de différentes couleurs sous éclairement UV
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Solutions de nanocristaux de différentes couleurs sous éclairement ultraviolet. Les nanocristaux sont une nouvelle génération de semi-conducteurs de taille nanométrique, produits grâce une technique de croissance cristalline qui permet de contrôler la taille des particules au nanomètre. Leurs propriétés diffèrent drastiquement de celles d’un matériau massif. Il est notamment possible d’ajuster la couleur d’un nanomatériau comme le séléniure de cadmium en ajustant sa taille : plus la particule…

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Solutions de nanocristaux de différentes couleurs sous éclairement ultraviolet
Intro
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Observing and understanding nature better to replicate its genius... This is not a new idea but the concept of bio-inspiration now appears to be more than ever a major trend for innovation. In health, robotics, ecology, chemistry, engineering sciences, etc., CNRS researchers will show you their research and its applications which were inspired by nature. Welcome to the bio-inspired world!
Exhibition
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The living sphere as a model
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The morpho butterfly is poised to become a major player in the energy transition thanks to the astonishing structure of its wings which inspires physicists like Serge Berthier, professor at the Institute of Nanosciences in Paris. When the temperature rises above 40°C, the wings create infrared radiation, which lowers their temperature... and incidentally gives the butterfly its magnificent blue colour. A phenomenon, studied in photonics, which could be reproduced to maintain…

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Solar butterflies
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Bâti ultravide équipé d'un spectromètre infrarouge à transformée de Fourier capable d'identifier la nature des molécules organiques déposées sur des échantillons de silicium. Ce greffage moléculaire est une étape dans la recherche de nouveaux composants en électronique moléculaire. Le faisceau infrarouge est dirigé vers le bâti ultravide par le tube transparent (bas de l'image), puis introduit par un hublot en ZnSe (Zinc, Sélénium), avant de traverser l'échantillon, de ressortir par un second…

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Bâti ultravide équipé d'un spectromètre infrarouge à transformée de Fourier capable d'identifier la
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Chercheur remplissant un détecteur ultra-sensible avec de l'azote liquide à 77 K pour le refroidir à très basse température avant de commencer des expériences. On distingue un bâti ultravide équipé d'un spectromètre infrarouge à transformée de Fourier capable d'identifier la nature des molécules organiques déposées sur des échantillons de silicium dans le cadre de recherches en électronique moléculaire. Le bâti permet de préparer des échantillons à des pressions de 3x10 (exposant -10) Torr. Le…

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Chercheur remplissant un détecteur ultra-sensible avec de l'azote liquide à 77 K pour le refroidir à
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Pointe d'un microscope à force atomique (AFM). Cette pointe est constituée d'un levier (pièce métallique grise appelée habituellement "cantilever") qui vibre imperceptiblement à proximité de la surface à étudier. Le levier est terminé par une très fine pointe en silicium qui interagit avec les reliefs de la surface (de l'ordre du µm²) et permet d'en mesurer une cartographie après un balayage.

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Pointe d'un microscope à force atomique (AFM). Cette pointe est constituée d'un levier (pièce métall
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Bâti ultravide destiné à caractériser puis contrôler le greffage moléculaire sur silicium. Des molécules dérivées du benzène possédant des propriétés conductrices sont introduites dans le bâti et s'adsorbent sur la surface de silicium rendue très réactive par chauffage à très haute température (1 100°C). Le bâti est conçu pour maintenir une pression de l'ordre de 3x10 (exposant -10) torr. Il est notamment équipé d'un spectromètre infrarouge à transformée de Fourier, capable d'identifier la…

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Bâti ultravide destiné à caractériser puis contrôler le greffage moléculaire sur silicium. Des moléc
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Chercheur positionnant un échantillon de silicium dans un bâti ultravide avant de réaliser une mesure grâce au spectromètre infrarouge à transformée de Fourier dont on aperçoit le détecteur au premier plan. Ce bâti permet de préparer des échantillons à des pressions de 3x10 (exposant -10) Torr. Le spectromètre infrarouge est capable d'identifier la nature des molécules organiques qui sont déposées sur l'échantillon dans le cadre de recherches en électronique moléculaire.

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Chercheur positionnant un échantillon de silicium dans un bâti ultravide avant de réaliser une mesur
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Processus de synthèse de nanoparticules d'or par la méthode de Turkevich, 1 minute environ après le démarrage de la réaction chimique. La solution commence à perdre sa transparence. Le bécher, posé sur une plaque chauffante, contenait initialement un chlorure d'or, c'est-à-dire de l'or sous forme ionique en solution aqueuse. Cette solution est incolore. L'ajout d'une petite quantité de citrate de sodium (incolore également) permet de réduire l'or et aboutit à la formation de nanoparticules d'or…

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Processus de synthèse de nanoparticules d'or par la méthode de Turkevich, 1 minute environ après le
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Processus de synthèse de nanoparticules d'or par la méthode de Turkevich, 5 minutes environ après le démarrage de la réaction chimique. La solution a pris sa couleur définitive rouge rubis. Le bécher, posé sur une plaque chauffante, contenait initialement un chlorure d'or, c'est-à-dire de l'or sous forme ionique en solution aqueuse. Cette solution est incolore. L'ajout d'une petite quantité de citrate de sodium (incolore également) permet de réduire l'or et aboutit à la formation de…

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Processus de synthèse de nanoparticules d'or par la méthode de Turkevich, 5 minutes environ après le
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Echantillon de silicium chauffé à 800°C dans un bâti ultravide. Ce bâti permet de préparer des échantillons à des pressions de 3x10 (exposant -10) Torr. Lorsqu'il est chauffé à très haute température, le silicium réorganise et ordonne ses atomes de surface. Cette surface de silicium, dite "reconstruite", devient nanostructurée et très réactive. Il s'agit ici du Si(100) reconstruit 2x1. Sur cette surface, les chercheurs déposent ensuite des molécules dérivées du benzène possédant des propriétés…

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Echantillon de silicium chauffé à 800°C dans un bâti ultravide. Ce bâti permet de préparer des échan
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Tête de mesure d'un microscope à force atomique (AFM) capable de repérer et caractériser des nanoparticules d'or d'une dizaine de nanomètres de diamètre déposées sur un substrat de silicium. Le chercheur est en train de changer la pointe de l'AFM. La qualité de cette pointe conditionne la finesse des détails qui peuvent être observés.

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Tête de mesure d'un microscope à force atomique (AFM) capable de repérer et caractériser des nanopar
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Bâti ultravide destiné à caractériser puis contrôler le greffage moléculaire sur silicium. Des molécules dérivées du benzène possédant des propriétés conductrices sont introduites dans le bâti et s'adsorbent sur la surface de silicium rendue très réactive par chauffage à très haute température (1 100°C). Le bâti est conçu pour maintenir une pression de l'ordre de 3x10 (exposant -10) torr. Il est notamment équipé d'un spectromètre infrarouge à transformée de Fourier, capable d'identifier la…

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Bâti ultravide destiné à caractériser puis contrôler le greffage moléculaire sur silicium. Des moléc
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Prototype de biocapteur basé sur la combinaison de silicium photoluminescent et de nanoparticules d'or. Le silicium est excité par une lampe UV (lumière bleutée) et il émet un rayonnement de photoluminescence qui donne une coloration rougeâtre aux échantillons. Ce rayonnement est recueilli par une fibre optique visible en haut de la photo, puis analysé avec un spectromètre. L'objectif de ce prototype est de développer un biocapteur compact capable de détecter des protéines de manière sélective.

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Biocapteur prototype combinant silicium et nanoparticules
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Tête de mesure d'un microscope à force atomique (AFM) capable de repérer et caractériser des nanoparticules d'or d'une dizaine de nanomètres de diamètre déposées sur un substrat de silicium. Le chercheur est en train de changer la pointe de l'AFM. La qualité de cette pointe conditionne la finesse des détails qui peuvent être observés.

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Tête de mesure d'un microscope à force atomique (AFM) capable de repérer et caractériser des nanopar
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Processus de synthèse de nanoparticules d'or par la méthode de Turkevich, 2 minutes environ après le démarrage de la réaction chimique. La solution commence à changer de couleur et prend une teinte grisâtre. Le bécher, posé sur une plaque chauffante, contenait initialement un chlorure d'or, c'est-à-dire de l'or sous forme ionique en solution aqueuse. Cette solution est incolore. L'ajout d'une petite quantité de citrate de sodium (incolore également) permet de réduire l'or et aboutit à la…

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Processus de synthèse de nanoparticules d'or par la méthode de Turkevich, 2 minutes environ après le
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Processus de synthèse de nanoparticules d'or par la méthode de Turkevich, 3 minutes environ après le démarrage de la réaction chimique. La solution a changé de couleur et pris une teinte rosée. Le bécher, posé sur une plaque chauffante, contenait initialement un chlorure d'or, c'est-à-dire de l'or sous forme ionique en solution aqueuse. Cette solution est incolore. L'ajout d'une petite quantité de citrate de sodium (incolore également) permet de réduire l'or et aboutit à la formation de…

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Processus de synthèse de nanoparticules d'or par la méthode de Turkevich, 3 minutes environ après le
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Trois bâtis ultravides destinés à caractériser puis contrôler le greffage moléculaire sur silicium dans le cadre de recherches en électronique moléculaire. Des molécules dérivées du benzène, possédant des propriétés conductrices, sont introduites dans le bâti et s'adsorbent sur la surface de silicium rendue très réactive par chauffage à très haute température (1 100 °C). Le bâti de préparation (arrière plan) maintient un vide de l'ordre de 5x10 (exposant -11) torr. Le bâti au premier plan est…

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Trois bâtis ultravides destinés à caractériser puis contrôler le greffage moléculaire sur silicium d
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Suivi d'un processus de synthèse de nanoparticules d'or par la méthode de Turkevich. Le bécher, posé sur une plaque chauffante, contient initialement un chlorure d'or, c'est-à-dire de l'or sous forme ionique en solution aqueuse. L'ajout d'une petite quantité de citrate de sodium permet de réduire l'or et aboutit à la formation de nanoparticules d'or métalliques de 15 nm de diamètre, en suspension dans l'eau. La présence de nanoparticules d'or est attestée lorsque la suspension prend une couleur…

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Suivi d'un processus de synthèse de nanoparticules d'or par la méthode de Turkevich. Le bécher, posé
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Prototype de biocapteur basé sur la combinaison de silicium photoluminescent et de nanoparticules d'or. Le silicium est excité par une lampe UV (lumière bleutée) et il émet un rayonnement de photoluminescence qui donne une coloration rougeâtre aux échantillons. Des nanoparticules d'or ont été déposées sur ce substrat et modifient légèrement cette coloration quand elles interagissent avec certains modèles biologiques. Dans cette expérience, le but est de détecter une protéine, l'avidine. L…

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Prototype de biocapteur basé sur la combinaison de silicium photoluminescent et de nanoparticules d'
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Open media modal

Bâti ultravide destiné à caractériser puis contrôler le greffage moléculaire sur silicium. Des molécules dérivées du benzène possédant des propriétés conductrices sont introduites dans le bâti et s'adsorbent sur la surface de silicium rendue très réactive par chauffage à très haute température (1 100°C). Le bâti est conçu pour maintenir une pression de l'ordre de 3x10 (exposant -10) torr. Il est notamment équipé d'un spectromètre infrarouge à transformée de Fourier, capable d'identifier la…

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Bâti ultravide destiné à caractériser puis contrôler le greffage moléculaire sur silicium. Des moléc
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Acquisition de données grâce à un dispositif de spectroscopie Raman sous champ magnétique (9 T) et sous hélium liquide de manière à atteindre des températures très basses (2 K). Ce dispositif mesure l'énergie d'excitations magnétiques élémentaires (ondes de spin) en fonction de leur vecteur d'onde. Les systèmes analysés sont les semiconducteurs de faible dimension et les semiconducteurs magnétiques. Une caméra permet de visualiser la position du spot laser sur l'échantillon étudié (tâche rouge…

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Acquisition de données grâce à un dispositif de spectroscopie Raman sous champ magnétique (9 T) et s
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Intérieur d'un cryostat. Des échantillons verticaux de puits quantiques de semiconducteurs magnétiques CdMnTe (cadmium, manganèse, tellure) sont reflétés par le miroir interne à 45°. Deux piézoélectriques rotatifs commandent les angles d'incidence. Le cryostat fait partie d'un dispositif de spectroscopie Raman sous champ magnétique (9 T) et sous hélium liquide de manière à atteindre des températures très basses (2 K). Ce dispositif mesure l'énergie d'excitations magnétiques élémentaires (ondes…

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Intérieur d'un cryostat. Des échantillons verticaux de puits quantiques de semiconducteurs magnétiqu
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Recherche de la meilleure longueur d'onde (optique) permettant d'observer le signal de Raman électronique. L'opérateur accorde le laser sur une résonance optique de l'échantillon placé dans un champ magnétique (9 T), sous hélium liquide de manière à atteindre des températures très basses (2 K). Le but est de mesurer l'énergie d'excitations magnétiques élémentaires (ondes de spin) en fonction de leur vecteur d'onde. Les systèmes analysés sont les semiconducteurs de faible dimension et les…

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Recherche de la meilleure longueur d'onde (optique) permettant d'observer le signal de Raman électro
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Insertion d'une canne de transfert dans un cryostat pour transférer de l'hélium liquide et atteindre ainsi des températures très basses (2 K). Le cryostat fait partie d'un dispositif de spectroscopie Raman sous champ magnétique (9 T). Ce dispositif mesure l'énergie d'excitations magnétiques élémentaires (ondes de spin) en fonction de leur vecteur d'onde. Les systèmes analysés sont les semiconducteurs de faible dimension et les semiconducteurs magnétiques. Il existe peu de dispositifs similaires…

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Insertion d'une canne de transfert dans un cryostat pour transférer de l'hélium liquide et atteindre
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Insertion d'une canne de transfert dans un cryostat pour transférer de l'hélium liquide et atteindre ainsi des températures très basses (2 K). Le cryostat fait partie d'un dispositif de spectroscopie Raman sous champ magnétique (9 T). Ce dispositif mesure l'énergie d'excitations magnétiques élémentaires (ondes de spin) en fonction de leur vecteur d'onde. Les systèmes analysés sont les semiconducteurs de faible dimension et les semiconducteurs magnétiques. Il existe peu de dispositifs similaires…

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Insertion d'une canne de transfert dans un cryostat pour transférer de l'hélium liquide et atteindre
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Partie supérieure d'un cryostat avec les câbles de courant pour le champ magnétique, les tuyaux pour le pompage et les câbles de contrôle des piézoélectriques. Il fait partie d'un dispositif de spectroscopie Raman sous champ magnétique (9 T) et sous hélium liquide de manière à atteindre des températures très basses (2 K). Ce dispositif mesure l'énergie d'excitations magnétiques élémentaires (ondes de spin) en fonction de leur vecteur d'onde. Les systèmes analysés sont les semiconducteurs de…

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Partie supérieure d'un cryostat avec les câbles de courant pour le champ magnétique, les tuyaux pour
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Réglage de l'alignement d'un laser faisant partie d'un dispositif de spectroscopie Raman sous champ magnétique (9 T) et sous hélium liquide de manière à atteindre des températures très basses (2 K). Ce dispositif mesure l'énergie d'excitations magnétiques élémentaires (ondes de spin) en fonction de leur vecteur d'onde. Les mesures sont résolues en angle. Les systèmes analysés sont les semiconducteurs de faible dimension et les semiconducteurs magnétiques. Il existe peu de dispositifs similaires…

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Réglage de l'alignement d'un laser faisant partie d'un dispositif de spectroscopie Raman sous champ

CNRS Images,

Our work is guided by the way scientists question the world around them and we translate their research into images to help people to understand the world better and to awaken their curiosity and wonderment.