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Proposition d'éxperiences de Diffraction Ultra-rapide d'électrons sur des couches minces organiques au Caltech

English title Proposal for ultrafast electron diffraction studies of organic thin films at Caltech
Applicant Carbone Fabrizio
Number 117088
Funding scheme Fellowships for prospective researchers
Research institution California Institute of Technology Arthur Amos Noyes Laboratory of Chemical Physics
Institution of higher education Institution abroad - IACH
Main discipline Biophysics
Start/End 01.04.2007 - 31.03.2008
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Keywords (7)

ultrafast electron diffration; graphene; organic thin films; graphite; femtosecond lasers; crystal structure; femtosecond electron-diffraction graphene

Lay Summary (French)

Lead
Lay summary
La graphite, une forme allotropique du carbone, présente une
structure stratifiée. Une seule couche de graphite, appelée
graphène, montre des propriétés électroniques très
particulières.
Les électrons responsables de la conduction du courant, se
comportent comme des particules relativistiques. Ainsi, les propriétées électriques des couches minces de graphene peuvent varier
avec un champ électrique appliqué. On peut ainsi passer d'un
état conducteur à un état isolant, ce qui rend ce matériau
très intéressant pour des applications dans les circuits
électroniques du futur. La structure électronique du graphene
dépend de la morphologie de la couche. En particulier, un film
formé de deux couches de graphene (deux-couches de graphite) ne
montre plus la dispersion linéaire de la bande de conduction et
donc, les propriétés relativistes des électrons sont perdues.
Dans le graphene, la limite de Mott est valide. Cela signifie que la
conductivité électrique n'arrive jamais à zéro. Cet effet
est possible quand les causes usuelles de localisation sont
absentes. De manière générale, ces phénomènes peuvent se
manifester à cause de la morphologie imparfaite de la couche
mince, ou des répulsions de Coulomb entre les électrons. Ceci
peut générer des effects dynamiques dans la structure comme des
ondes de densité de charge ou des modulations du cristal. Je
propose d'étudier des couches minces de graphene avec la
Diffraction d'Electrons Ultra-rapide. Cette technique permet d'observer les
modifications du réseau cristallin en fonction du temps avec une
résolution temporelle de 1 picoseconde et une résolution
spatiale < 1 picomètre. Dans cette technique, une impulsion laser
est divisée en deux branches; une va directement dans la chambre
experimentale et sert à exciter optiquement le système, l'autre
frappe un conducteur et génère une impulsion d'électrons qui
sèrvent à sonder le système. La diffraction des électron par
le réseau cristallin est enregistré par une caméra CCD pour
différents délais entre l'excitation optique et la sonde
électronique. Cette technique offre beaucoup d' avantages par
rapport à ce qu'on obtient avec des techniques standard de
diffraction de rayons X. Ceci en raison du fait que l'interaction
électron-matière a une section efficace $10^6$ fois plus grande
que celle de l'interaction rayons X-matière. Les couches minces de
graphene seront preparées dans la chambre experimentale avec
l'aide du groupe du prof. Rudolf de l'Université de
Groningen
Direct link to Lay Summary Last update: 21.02.2013

Responsible applicant and co-applicants

Associated projects

Number Title Start Funding scheme
128269 The dynamics of chemical bonds by ultrafast electron diffraction 01.09.2010 SNSF Professorships
126409 Real-time structural investigation of superconductors 01.11.2009 Ambizione

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