Faits marquants 2018
En présence d’un champ magnétique perpendiculaire, la trajectoire des électrons est déviée, ce qui génère une tension électrique transverse : c’est l’effet Hall. Lorsqu’un électron traverse certaines structures de spin non colinéaires telles que les skyrmions celles-ci peuvent exercer sur lui l’équivalent d’un champ magnétique et ainsi produire un effet Hall dit « topologique ». Dans des couches minces de pérovskites de manganèse, le renversement de l’aimantation peut s’effectuer par la formation de bulles magnétiques dont la structure magnétique ressemble à celle des skyrmions. Au sein de ces matériaux, les effets de répulsion entre électrons (corrélations électroniques) sont forts et régissent de nombreuses propriétés, mais leur influence sur le transport de spin dans ces textures de spin non uniformes reste inexplorée.
Dans cet article, nous avons mis en évidence un effet Hall topologique de forte amplitude dans des couches minces de la manganite CaMnO3 faiblement dopée en cérium. Les mesures de microscopie à force magnétique ont révélé la présence de bulles magnétiques dont l’évolution de la densité avec le champ magnétique coïncide avec celle de l’effet Hall topologique. Enfin, l’amplitude de l’effet Hall topologique dépend significativement de la concentration de porteurs dans (Ca,Ce)MnO3 et diverge à faible dopage au voisinage de la transition métal-isolant. Nous discutons l’amplification de l’effet Hall topologique en diminuant le dopage par des effets de corrélations électroniques.
Ces travaux, publiés dans Nature Physics, ont été menés dans le cadre du projet de recherche FERROMOTT.
Référence : Giant topological Hall effect in correlated oxide thin films
Vistoli L., Wang W., Sander A., Zhu Q., Casals B., Cichelero R., Barthélémy A., Fusil S., Herranz G., Valencia S., Abrudan R., Weschke E., Nakazawa K., Kohno H., Santamaria J., Wu W., Garcia V. and Bibes M.
Contact NanoSaclay: Vincent Garcia et Manuel Bibes, UMPhy
Collaborations:
• Département de Physique et Astronomie, Université Rutgers, USA
• Institut de Ciència de Materials de Barcelona, Espagne
• Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialen & Energie, Allemagne
• Department of Earth and Space Science, Graduate School of Science, Osaka University, Japon
• Department of Physics, Nagoya University, Japon
• Physics of Complex Materials Group (GFMC), Universidad Complutense de Madrid, Espagne
Les effets de la surface sur l’organisation de domaines et de parois de domaines dans les matériaux ferroïques sont d’un grand intérêt fondamental et applicatif, dans la perspective de l’implémentation de ces matériaux fonctionnels pour des nouveaux dispositifs électroniques.
La formation de macles et de tweed sont des phénomènes bien connus dans le volume de matériaux ferroélectriques et ferroélastiques. Le tweed peut être envisagé comme un précurseur à la transition vers la phase ordonnée tandis les macles créent des parois de domaines nanométriques avec des propriétés physiques uniques. Cependant, le comportement du tweed et des macles au voisinage de la surface, est très peu étudié.
Nous avons utilisé la microscopie d’électrons en photoémission pour mettre en évidence un tweed statique et des tacles élastiques dans les premiers nanomètres de la surface de BaTiO3 qui conservent leur structure jusqu’à 550 K, bien au-dessus de la température de Curie. Ces travaux ont été menés dans le cadre d’une collaboration entre 2 équipes de NanoSaclay et grâce au soutien du LabEx à l’accueil du Prof. E.K.H. Salje.
Référence : Mathieu, C., et al., Surface Proximity Effect, Imprint Memory of Ferroelectric Twins, and Tweed in the Paraelectric Phase of BaTiO3. Scientific Reports, 2018. 8(1): 13660.
Contact: Nick Barrett, SPEC
Collaborations:
• School of chemistry, Université de Bristol, UK
• Laboratoire Structures, Propriétés et Modélisation des Solides, CentraleSupelec
• Département des sciences de la Terre, Université de Cambridge, UK
Le graphène est un matériau fascinant par bien des aspects. Néanmoins, l’absence de bande interdite est une limitation importante pour les applications optoélectroniques. Ceci explique l’engouement actuel pour le développement de matériaux semi-conducteurs possédant une structure compatible avec le réseau hexagonal du graphène. Dans ce contexte, les nanorubans et les boîtes quantiques de graphène sont particulièrement attractifs, étant donné qu’en théorie, leurs propriétés sont accordables par le design de leur taille, de leur forme et de la nature de leurs bords.
Dans une étude récente, des équipes du LAC et du LICSEN, en collaboration avec le LPA et le Max Planck Institute (Mainz), ont mis en évidence qu’il est possible d’accéder aux propriétés intrinsèques de boîtes quantiques de graphène composées de 96 atomes de carbone. En particulier, ils ont montré que ces objets émettent des photons individuels avec une grande pureté, une grande brillance et une bonne photostabilité. Une étude détaillée de la photophysique de ce système met notamment en évidence la présence d’un niveau triplet. Néanmoins, son court temps de vie et le faible rapport de branchement expliquent que la brillance de l’objet est peu affectée. Ces résultats représentent une première étape dans l’utilisation d’une ingénierie chimique pour le design de nouveaux émetteurs quantiques à base de graphène.
Ces travaux, publiés dans Nature Communications, ont été menés dans le cadre du projet PONG.
Référence: S. Zhao et al, Nature Communications 9, 3470 (2018)
Contact NanoSaclay: Jean-Sébastien Lauret, LAC
Collaborations:
- LICSEN, CEA Saclay
- Laboratoire Pierre Aigrain, École Normale Supérieure
- Max Planck Institute for Polymer Research, Allemagne
Un point clé pour l’optimisation de la conception de nanomédicaments innovants est l’étude de leur interaction avec le milieu vivant. Ces études peuvent notamment être réalisées par microscopie de fluorescence. Dans ce cas, les nanoparticules et/ou les médicaments sont modifiés par greffage de sondes fluorescentes. Ces modifications chimiques peuvent induire des altérations majeures des propriétés physico-chimiques des particules et conduire à des informations erronées quant à leur devenir in vivo. Dans ce contexte, une avancée majeure serait d’avoir recours à des techniques permettant d’imager directement et d’identifier chimiquement des nanoparticules polymériques.
Cet objectif ambitieux a été atteint grâce à l’utilisation d’une technique innovante de nanospectroscopie infrarouge (AFMIR). Cette technique a permis de détecter avec une résolution d’environ 10 nm des nanoparticules d’acide polylactique (PLA) au sein de cellules, sans aucun marquage. Ces particules font partie des vecteurs les plus employés pour véhiculer des médicaments. Le spectre IR du PLA a servi d’empreinte pour identifier sans ambiguïté les nanoparticules.
Ces travaux interdisciplinaires sont le fruit d’une collaboration étroite entre deux équipes du Labex NanoSaclay (projet NanoSPIM) et ont fait l’objet de la couverture du journal Particle and Particle Characterization. Ils ouvrent la voie à un vaste champ d’investigations dans le domaine de la vectorisation de principes actifs. Les études en cours devraient permettre de suivre la dégradation intracellulaire des vecteurs.
Référence: High-Resolution Label-Free Detection of Biocompatible Polymeric Nanoparticles in Cells
E. Pancani, J. Mathurin, S. Bilent, M.-F. Bernet-Camard, A. Dazzi, A. Deniset-Besseau, R. Gref
Particle and Particle Systems Characterization 35, 1700457 (2018)
Contact NanoSaclay: Ruxandra Gref, ISMO
Collaboration NanoSaclay: Ariane Deniset-Besseau, Alexandre Dazzi, LCP Orsay
