La spectroscopie d’absorption X femtoseconde est considérée par de nombreux groupes internationaux comme un objectif scientifique majeur car elle permet d’obtenir de précieuses informations sur la dynamique des structures électroniques et atomiques. Cependant, aucune source ne permet de réaliser ce type d’expérience en routine. Cela pourrait changer en utilisant la source X Betatron qui présente aussi l’avantage d’être à la taille d’un laboratoire (en comparaison des très grandes infrastructures de recherche que sont les lasers à électrons libres X ou X-FEL). Nous avons en effet récemment démontré le remarquable potentiel de cette source en réalisant la première expérience de XANES femtoseconde. Nous avons mesuré la dynamique femtoseconde du flanc L d’un échantillon de cuivre solide porté dans des conditions de matière dense et chaude (ou WDM pour Warm Dense Matter) par une impulsion laser femtoseconde. Notre objectif à long terme est de développer ce nouveau type d’expérience au laboratoire, dans des domaines aussi variés que la physique, la chimie ou la biologie, et dans divers milieux allant des phases condensées aux phases diluées. Notre stratégie consiste d’abord à démontrer la possibilité d’expériences en routine dans un régime où les structures électronique et atomique sont fortement modifiées, ce qui en facilite l’observation. Aussi, dans les quatre années de ce projet, nous visons des résultats sans précédent sur la dynamique ultra-rapide des transitions de phase jusqu’au régime WDM dans différents matériaux prototypes (métal noble, métal de transition et matériau covalent) pour lesquels des données sont attendues depuis longtemps par la communauté.
Partenaires : CELIA, LOA, LMCE
Publications
- B. Mahieu, N. Jourdain, K. Ta Phuoc, F. Dorchies, J.P. Goddet, A. Lifschitz, P. Renaudin, L. Lecherbourg, “Probing warm dense matter using femtosecond X-ray absorption spectroscopy with a laser-produced betatron source,” Nat. Commun. 9, 3276 (2018) DOI