Un défi sociétal majeur aujourd’hui est la réduction des dissipations de chaleur et sa récupération. Pour cela, des matériaux à basse conductivité thermique mais avec de bonnes propriétés électroniques sont recherchés. Le Graal est un matériau qui transporte la chaleur comme un verre. Dans ces derniers, le désordre diffuse fortement les particules élémentaires responsables du transport thermique par les vibrations des atomes, les « phonons ». Ceci donne lieu à des propriétés vibrationnelles spécifiques, telles que la présence d’un excès de modes dans la densité d’état vibrationnelle à basse énergie par rapport à la loi de Debye, qui sont à l’origine d’une basse conductivité thermique faiblement dépendante de la température.
Les auteurs ont démontré ici que une dynamique vibrationnelle et transport de chaleur de type verre peuvent être obtenus dans un nanocomposite fait de matériaux avec un fort contraste de propriétés. C’est le cas d’un nanocomposite fait de GeTe et carbone amorphe, d’intérêt pour la microélectronique. Les auteurs ont mis en évidence une basse conductivité thermique faiblement dépendante de la température, ainsi que l’apparition d’un excès d’états dans densité d’états vibrationnelle, mesurée par diffusion inélastique des rayons x à ESRF. Le contraste élastique est à l’origine d’une forte diffusion des phonons et du comportement de type verre.

L’enchevêtrement est un phénomène purement de mécanique quantique sans équivalent en physique classique. Pour deux particules enchevêtres, la mesure de l’état quantique de l’une d’elles renseigne sur l’autre, même si elles sont séparées par une grande distance. Initialement, l’idée de l’enchevêtrement a été rejetée par Albert Einstein lui-même, la qualifiant d’action « spooky » à distance. Cependant, il s’est avéré que l’effet photoélectrique décrit par l’équation photoélectrique d’Einstein présente une opportunité unique d’étudier l’enchevêtrement quantique entre le photoélectron émis et l’ion résiduel - mesurer l'énergie cinétique du premier détermine l'état quantique exact d la dernière.
Ici, nous avons étudié l'intrication quantique entre un photoélectron et un ion hélium (He+), généré par d'intenses impulsions ultraviolets extrêmes (UVX) provenant d'un laser à électrons libres (FERMI à Trieste, Italie) avec des échelles de temps ultrarapides. La haute intensité de l’impulsion UVX nous a permis de créer un état habillé « atome + photon » pour He+, comme décrit par Claude Cohen-Tannoudji pour une interaction cohérente lumière-matière. En raison de l’enchevêtrement entre ces deux particules, l’électron situé à près de 200 nanomètres de l’ion peut savoir ce qui se passe à l’intérieur de l’ion, ce qui nous permet d’étudier la dynamique de l’état habillé. La durée de l’impulsion XUV médiatrice de l’enchevêtrement n’était que de 70 femto-secondes – cette nature ultracourte de l’impulsion nous a permis d’observer l’enchevêtrement avant qu’elle ne puisse être détruite par interaction avec l’environnement. Nos résultats ouvrent la voie à l’utilisation de l’enchevêtrement quantique pour dépasser la limite posée par la résolution instrumentale en spectroscopie photo-électronique, en utilisant des impulsions ultracourtes.

Au cours de leur vie, les cellules animales sont soumises à de nombreuses contraintes mécaniques, notamment dans des contextes cancéreux. Dans cette étude, les auteurs ont découvert que les cellules cancéreuses peuvent s'adapter à un confinement spatial en ajustant leur volume et en relaxant les contraintes appliquées à leur noyau. Ils ont montré que cette adaptation se produit après la mitose : les cellules qui naissent dans une situation confinée sont plus petites. Cette recherche approfondit non seulement notre compréhension de la biologie des cellules cancéreuses, mais elle offre également des perspectives pour le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques

Ce livre est une action de l'EPS dont le but est d’aborder la dimension sociale de la science ainsi que les grands défis de la physique à l'horizon 2050, qui apporteront un changement radical aux sociétés industrialisées, élèveront le niveau de vie à l'échelle mondiale et fourniront une compréhension fondamentale de la nature. Le livre rassemble une centaine de scientifiques du monde entier qui examinent les domaines les plus brûlants de la physique actuelle, depuis les particules, en passant par les atomes, les cellules, les étoiles, les galaxies, notre place dans l'univers, pour explorer notre capacité à imaginer et façonner l’avenir en utilisant la méthode scientifique.

Le chercheur de l’iLM a notamment contribué au chapitre « onde et matière » qui traite de la révolution que constitue la physique ultrarapide et les impulsions de lumière extrême, de la physique attoseconde aux lasers à électrons libres.