Centre de Physique Moleculaire Optique et Hertzienne (CPMOH)

Laser et phénomènes ultra-rapides, optique non-linéaire

Pionnier dans le domaine des lasers, l’activité actuelle du laboratoire se déroule suivant plusieurs axes qui concernent le développement de sources lasers femtosecondes ultra-brèves et ultra-intenses, la génération et l’utilisation d’impulsions dans l’infrarouge lointain (THz), l’étude et la mesure de la réponse optique nonlinéaire des matériaux, mais aussi et surtout les applications des lasers à l’étude de la matière (molécules, liquide, solide). Un thème majeur est l’utilisation des lasers à impulsions courtes associés à des techniques d’optique nonlinéaire pour l’étude de la réponse cinétique de la matière, des nanomatériaux et des interfaces (processus photo-dynamiques moléculaires, modes vibrationnels des verres, dynamique électronique et vibrationnelle des semi-conducteurs et des métaux...). 

Nanophysique et systèmes de basse dimensionnalité

La "nanophysique" et l’étude des systèmes de basse dimensionnalité est un thème central de la recherche actuelle. C’est une activité importante du laboratoire qui fait appel à l’ensemble de ses compétences expérimentales et théoriques. En optique, des activités marquantes sont centrées sur la spectroscopie d’un nano-objet unique (molécule, agrégat métallique ou semi-conducteur...), ainsi que son application en optique quantique (source de photon unique) ; la spectroscopie de films moléculaires nanométriques appliquée à l’étude des processus fondamentaux d’interactions moléculaires ; les dynamiques électroniques et vibrationnelles des nanocristaux ; les propriétés magnétiques des nanoparticules métalliques. Le CPMOH a également développé des compétences importantes en microscopie à force atomique (AFM) notamment pour son application à l’étude des propriétés mécaniques à l’échelle locale. 

Interface physique - biologie et biophotonique

Le CPMOH a été un des premiers laboratoire de physique à s’ouvrir fortement vers les sciences de la vie, domaine pour lequel nos compétences en optique, optique nonlinéaire et microscopie sont particulièrement intéressantes. Plusieurs actions de recherche novatrice à l’interface physique-biologie sont développées en collaboration avec des partenaires biologistes, notamment sur le développement de méthodes d’imagerie originales exploitant par exemple les techniques optiques de détection de molécules uniques ou des méthodes d’optique nonlinéaire, ainsi que sur la mise au point de techniques de détection très performantes. Les mesures de nanoforces utilisant des techniques AFM ouvre également de nombreuses possibilités en biologie, telle que l’étude des mécanismes d’adhésion de systèmes biologiques. 

Matière molle, transitions de phase et instabilités

Des micro-émulsions aux films de savon, les fluides complexes présentent des comportements très différents, selon les conditions expérimentales auxquelles ils sont soumis. Des transitions de phase induites par laser aux turbulences bidimensionnelles et aux milieux granulaires, la compréhension de ces phénomènes nécessite le développement de méthodes d’étude de grande précision, associées à des modélisations théoriques souvent complexes. L’accent est mis sur la maîtrise et le contrôle des transitions de phases et des instabilités susceptibles d’être induites par des contraintes particulières : confinement 2D, cisaillement, pression de radiation laser, alliages moléculaires, champ magnétique.

Physique théorique et modélisation

Le Laboratoire possède un fort potentiel théorique avec plusieurs équipes reconnues internationalement qui développent leurs activités propres de recherche, notamment sur le magnétisme, les supraconducteurs, la dynamique des transitions de phase, les électrons corrélés ou la physique mathématique, mais également de nombreux travaux en collaboration avec les groupes expérimentaux, notamment dans le domaine de la matière molle ou de la nanophysique. 

Matériaux finalisés, méthodes de caractérisation et applications de l’optique

La recherche appliquée et, de façon générale, la valorisation des recherches et le transfert de technologie sont des aspects essentiels des activités du laboratoire. Ils se traduisent aussi bien par des partenariats industriels que par des études plus amont possédant des potentialités en terme d’applications. Des travaux importants sont menés sur le développement d’instruments et de méthodologie pour la caractérisation de composants et de circuits électroniques, et, notamment, la détection de défauts ; sur l’utilisation des matériaux à changement de phases à base d’alliages moléculaires pour la régulation de température ou la protection thermique ; ou sur l’application des lasers à impulsions courtes et des techniques de spectroscopie nonlinéaire, notamment pour analyser, quantifier ou manipuler les réponses optiques linéaire et nonlinéaire des matériaux pour des applications en optoélectronique et télécommunications , détecter des polluants...
Par ailleurs, un partenariat important a été développé avec le CEA dans le cadre des problématiques liées à la construction du Laser MégaJoule, notamment sur la propagation nonlinéaire d’ondes électromagnétiques intenses, la caractérisation et la mesure des nonlinéarités optiques des matériaux pour l’optique, la spectroscopie des matériaux laser, ainsi que sur l’origine physique et la caractérisation de l’endommagement laser.