Lead
L'étude des propriétés électroniques de nouveaux matériaux quantiques est un des piliers de la recherche en physique du solide. Elle permet non seulement de mieux comprendre leurs mécanismes physiques en vue d'accroitre nos connaissances fondamentales, mais aussi de mieux diriger la recherche systématique de nouveaux matériaux dans le but d'une application spécifique. Dans ce contexte, la spectroscopie de photoémission résolue en angle est la technique expérimentale la plus puissante pour mesurer la structure électronique de matériaux cristallins. Toutefois, elle requiert de travailler sous ultra-haut-vide, un environnement qui introduit certaines limitations. La spectroscopie optique est alors une technique complémentaire pour étudier la structure électronique des matériaux. Elle ne requiert pas un environnement complexe et ouvre donc des horizons de mesures plus large que la première.

Lay summary

Dans ce projet R'Equip, nous allons installer une nouvelle source de lumière laser pulsée à l'Université de Fribourg afin d'augmenter les moyens en spectroscopie de photoémission et optique. En utilisant des sources de lumière laser pulsées, les spectroscopies de photoémission et optique donnent accès à la dynamique ultrarapide de la structure électronique des matériaux en utilisant une approche pompe-sonde. En accédant au le domaine temporel sur l'échelle de la femtoseconde, ces spectroscopies permettent alors de mieux comprendre les mécanismes fondamentaux de la matière, mais aussi de générer de nouveaux états hors-équilibre avec des propriétés physiques jamais rencontrées à l'équilibre.

Cette nouvelle installation va permettre d'élaborer une ligne de lumière pulsée pour la photoémission avec des photons d'énergie intermédiaire. Celle-ci ouvrira de nouveaux horizons pour l'étude des propriétés électroniques statiques et hors-équilibre. Cette ligne de lumière sera construite de sorte à permettre une flexibilité étendue entre la résolution temporelle et la résolution en énergie, afin d'élaborer des expériences mieux adaptées à la physique pertinente de nouveaux matériaux quantiques.

Ce même laser pulsé sera aussi utilisé pour alimenter un dispositif de spectroscopie optique résolue en temps. Ce dispositif permettra de mesurer non seulement des matériaux nouveaux en physique du solide, mais aussi des solutions et des liquides pour la recherche en chimie.

De manière globale, ce nouveau dispositif installé à l'Université de Fribourg augmentera les possibilités de recherche sur la structure électronique des matériaux nouveaux à l'échelle suisse de manière complémentaire aux grands instruments en développement à l'institut Paul Scherrer, tel le laser à électron libre SwissFEL. Cela positionnera stratégiquement davantage l'Université de Fribourg dans ce contexte en Suisse.