Lasers haute énergie et conditions extrèmes - Delphine Cabaret et Marion Harmand
Rencontre avec Delphine Cabaret et Marion Harmand, porteuses de projet doctorant AAP 2021, de l'Institut de Minéralogie, de Physique des Matériaux et de Cosmochimie.
Marion Harmand
iMAT a permis d’unir des discussions théoriques et expérimentales dans un projet de recherche commun hyper cohérent.
Delphine Cabaret et Marion Harmand travaillent dans le même laboratoire mais dans deux équipes différentes. Au croisement de la recherche fondamentale et de l’innovation technologique, leur projet compte reproduire en laboratoire des conditions de forte pression et de forte température pour observer des oxydes de fer inobservables dans des conditions normales.
Dans quel axe s’inscrit votre projet ?
Delphine : cette recherche répond à des ambitions théoriques et simultanément innovantes d’un point de vue instrumental. Mais c’est dans l’axe Défis et recherche fondamentale que nous avons déposé notre projet.
Marion : le but est d’étudier des diagrammes de phase haute pression et haute température d’oxyde de fer, le FeO en particulier.
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Fiche projet
Projet : Iron Oxides under extreme pressure and temperature condition for planetary interiors
Co-porteurs :
Delphine Cabaret (IMPMC - équipe Théorie quantique des matériaux),
Marion Harmand (IMPMC - équipe Minéralogie, pétrologie et physique planétaire)
Doctorant : Juan Pintor
Axe thématique : Défis et recherche fondamentale
Marion Harmand
Nous allons utiliser des lasers de haute énergie sur des échantillons pour reproduire des conditions de très hautes pressions et très hautes températures.
Pourquoi vous intéressez-vous aux oxydes de fer ?
Marion : La nature et les propriétés des oxydes de fer sont étudiés depuis de nombreuses années en planétologie dans l’étude des manteaux planétaires : les oxydes de fer participent à la détermination des propriétés des structures minérales qui composent le manteau. La découverte récente d’oxydes de fer particulièrement exotiques dans des conditions extrêmes de pression et de température a révélé une complexité ignorée jusqu’à présent : en cherchant à comprendre l’existence de ces nouveaux oxydes de fer dans des conditions extra-normales, un tout nouveau champ de recherche théorique et aussi expérimental s’est ouvert.
Au niveau expérimental, nous allons utiliser des laser de haute énergie focalisé sur des échantillons pour reproduire des conditions de très hautes pressions et très hautes températures, comme dans un manteau planétaire, mais sur un temps très court. Nous devons donc utiliser des instruments de mesure qui permettent des observations fiables sur des durées très courtes : de l’ordre de la nanoseconde avec les synchrotrons et de la femtosecondes avec XFELs (laser à électrons libres).
Delphine : Dans ce projet de thèse, nous nous appuierons simultanément sur des modélisations théoriques de spectre d’excitation électronique et sur ces expériences de compression laser récemment développées dans les synchrotrons et dans les XFEL pour étudier les structures cris-tallographiques des oxydes de fer. Nous allons tester nos modèles et les améliorer par l’expérience et simultanément les utiliser pour mieux comprendre les résultats mesurés par les instruments. L’utilisation et l’amélioration des méthodes de caractérisation avec le XFEL est l’une des parties innovantes du projet d’un point de vue expérimental.
Delphine Cabaret
L’amélioration des méthodes de caractérisation avec le XFEL est l’une des parties innovantes du projet.
Comment est née votre collaboration ?
Delphine : dans le labo (IMPMC), nous sommes amenés naturellement à confronter nos résultats théoriques et expérimentaux. Les équipes sont habituées à jauger et comparer leurs résultats et intuitions et se nourrissent mutuellement des efforts de modélisation et des explorations expérimentales. Avec Marion, nous avions déjà initié un travail qui a posé les jalons de ce projet de recherche.
Marion : L’appel à projet de l’institut a clairement offert les conditions de réalisation de cette recherche : nous avions le thème du sujet en tête pour la partie expérimentation. Et nous collaborons déjà avec différents laboratoires et équipes sur la partie expérimentale de ce thème de recherche (Université de Stanford, Université d’Oxford, European XFEL à Hambourg, Synchrotron ESRF), mais pour développer ce projet à l’échelle de Sorbonne Université, il fallait réunir plusieurs compétences que jusqu’à présent nous ne pouvions conjuguer. Par ses critères de sélection qui privilégient les collaborations interdisciplinaires, l’institut a permis d’unir des discussions théoriques et expérimentales dans un projet de recherche commun hyper cohérent.
