25 Octobre – Soutenance de thèse - Noémie Jourdain
14 h Amphithéâtre Bécquerel - Ecole Polytechnique (Palaiseau)
Étude des propriétés du cuivre sous conditions extrêmes et hors de l'équilibre thermique.
Le développement des sources laser ultra-brèves permet de nos jours de porter la matière dans des conditions extrêmes de pression et de température (~ 10 000 K) correspondant au régime de la matière dense et tiède. Le fait de travailler avec des lasers de durée femtoseconde induit des situations hors-équilibre où une énergie importante est déposée dans les électrons alors que les atomes restent froids. Par le biais de la spectroscopie XANES, il est possible de suivre l'évolution ultra-rapide de la structure électronique et de l'ordre local à courte portée après irradiation d'un tel laser.
Nous sommes de plus aujourd'hui capable de simuler la matière dense et tiède avec la dynamique moléculaire quantique. En contrôlant indépendamment les températures électronique et ionique, des spectres XANES ont été calculés dans une gamme de températures et de densité correspondant à celle sondée dans nos différentes expériences. La comparaison des données expérimentales et de ces simulations permet une compréhension approfondie des phénomènes entrant en jeu et de leurs évolutions. L'étude proposée ici vise à caractériser l'absorption X près des flancs L3 et L2 du cuivre (respectivement à 932 et 952 eV). Les calculs montrent l'apparition d'une structure de pré-seuil avant le flanc sur les spectres, et son évolution permet de suivre la dynamique de la température électronique. Nous avons constaté par ces mêmes simulations que la perte de l'ordre cristallin doit se traduire par une disparition des structures post-seuil.
Plusieurs séries d'expériences ont été réalisées avec le laser Eclipse du laboratoire CELIA et une station expérimentale "de table" dédiée aux mesures XANES résolues en temps. Dans un premier temps, des spectres XANES ont été obtenus avec une source X produite en irradiant une cible solide de CsI.
La résolution temporelle était limitée par la durée relativement longue de la source de ~ 10 ps rms (temps attendu pour l'équilibre thermique du cuivre). Un jet d'agrégats de xénon a ensuite été utilisé pour produire une source X d'émissivité comparable, mais avec une durée significativement plus courte (~ 1,5 ps rms). De nombreux spectres XANES hors équilibre ont été ainsi enregistrés, et pour différents degrés de chauffage. Le rapport signal sur bruit permet de résoudre l'évolution des structures post-seuil et de déduire la dynamique de la perte d'ordre cristallin. Enfin, une dernière expérience mettant en œuvre une source X issue du rayonnement bétatron a été menée au laboratoire LOA. Avec cette source, une résolution temporelle de l'ordre de quelques dizaines de femtosecondes a été atteinte et permet de caractériser le processus de chauffage instantanée des électrons par le laser, ainsi que des états en fort déséquilibre thermique.
