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OTTAWA, le 24 juin 2015 — Des chercheurs d'Ottawa ont découvert récemment qu'il était possible d'examiner des solides de l'intérieur, rendant ainsi possible le recours à des autoportraits et à des films pour saisir la façon dont les appareils semi-conducteurs fonctionnent. Les constatations de ces recherches, publiées cette semaine dans la revue Nature (en anglais), aideront à concevoir de meilleurs appareils en mesurant le changement de tension dans des téléphones cellulaires ou ordinateurs à circuit intégré.Elles pourraient également permettre aux scientifiques de mesurer le comportement de matériaux dans des conditions extrêmes semblables à celles que l’on retrouve au centre de la Terre.

Lorsqu’une onde lumineuse intense et un atome (ou une molécule) se rencontrent, la lumière peut déloger temporairement un des électrons de l'atome. Si l'atome est réuni avec son électron perdu, il émet une lumière qui constitue la plus courte impulsion lumineuse qui soit, mesurée en attosecondes (ou 1/1 000 000 000 000 000 000 – c'est-à-dire un milliardième d’un milliardième de seconde). En concevant ce scénario peu vraisemblable et en utilisant un gaz de molécules, les scientifiques peuvent maintenant envoyer des impulsions suffisamment courtes pour figer le mouvement d'un électron dans une molécule. En même temps, la molécule se prend en photo – (un autoportrait) – et l’image est portée par la lumière émise.

« Lorsque nous avons commencé l'expérience, nous pensions que, si nous réussissions à transférer ces technologies des gaz aux solides, nous pourrions intégrer des dispositifs de mesure en attosecondes à la technologie des semi-conducteurs, a expliqué Paul Corkum, titulaire de la chaire de recherche du Canada en photonique de l’attoseconde du Conseil national de recherches et professeur de physique à l’Université d'Ottawa. Cependant, même s'il semblait peu probable que le gaz pourrait être remplacé parce que l’électron aurait alors besoin d'éviter les nombreux autres atomes du solide avant de rejoindre son ion parent – que les physiciens appellent un “trou” – l'expérience nous a prouvé le contraire. » En fait, si un électron est libéré dans un solide, l'électron et le trou sont tous les deux saisis par l’impulsion lumineuse. Ils évitent tous les deux les atomes avoisinants comme s’ils n’avaient aucun voisin.

L'Université d'Ottawa et le Conseil national de recherches ont uni leurs efforts en créant le Laboratoire mixte pour la science de l’attoseconde (JASLab) visant spécifiquement à faire progresser la recherche dans le domaine de la science de l’attoseconde. Giulio Vampa, étudiant au doctorat du JASLab, est devenu si intéressé par cette expérience qu'il a demandé au professeur Brabec de l'Université d'Ottawa de l'aider à effectuer les calculs. M. Brabec est l'un des plus éminents scientifiques au monde en théorie de la photonique.

« Quand il est devenu évident que la possibilité de développer la science de l’attoseconde pour les solides était bien réelle, nous avons communiqué avec l'équipe du Laboratoire de sources femtosecondes de Montréal qui a une renommée mondiale et qui est dirigée par François Légaré, professeur à l’Institut national de la recherche scientifique (INRS). En regroupant les plus grands esprits et les meilleures installations au monde, nous sommes en position de recueillir les fruits de la technologie qui accompagnent le leadership », a ajouté M. Corkum.

L'étude complète a fait l'objet d'un article publié dans la revue Nature (en anglais) de cette semaine.

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