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Sur 73 lauréats français d’une bourse ERC 2012 dans la catégorie Starting grants, on compte 18 chercheurs et ingénieur travaillant dans un laboratoire de l’INP. 13 projets sont hébergés par le CNRS, 5 par des institutions partenaires. Un grand succès pour cette édition 2012.

  • Projets hébergés par le CNRS :

Olivier Arcizet - Institut Néel

Projet : HQ-NOM - Nano-optomécanique quantique de systèmes hybrides

Les progrès récents dans le domaine des mesures de position ultrasensibles ont récemment permis de refroidir et d’observer un oscillateur mécanique macroscopique dans son état quantique fondamental de vibration, en combinant les techniques de cryogénie traditionnelle aux processus de refroidissement actifs développés dans ce contexte. (...)

Projet : HQ-NOM - Nano-optomécanique quantique de systèmes hybrides

Les progrès récents dans le domaine des mesures de position ultrasensibles ont récemment permis de refroidir et d’observer un oscillateur mécanique macroscopique dans son état quantique fondamental de vibration, en combinant les techniques de cryogénie traditionnelle aux processus de refroidissement actifs développés dans ce contexte. On peut désormais envisager de nouvelles expériences visant à générer et observer des états non-classiques de ces oscillateurs macroscopiques. La stratégie consiste à réaliser un système hybride couplant l’oscillateur ultra-froid à un système externe dont l’état quantique peut être contrôlé indépendamment et transféré à l’oscillateur. Le projet HQ-NOM vise à explorer cette nouvelle thématique de recherche. Notre système est composé d’un oscillateur nanomécanique couplé à un centre coloré NV (Nitrogen Vacancy) du diamant dont l’état de spin électronique possède des propriétés uniques de cohérence et de manipulation. L’emploi de nano-résonateurs donne accès à des sensibilités en force exceptionnelles, qui permettront d’étudier les signatures subtiles du couplage hybride. L’objectif du projet est d’entrer dans le régime quantique des systèmes nano-mécaniques hybrides et d’étudier de nouveaux phénomènes à l’interface entre les mondes classique et quantique.

Portrait
Ancien élève de l’Ecole Normale Supérieure, Olivier Arcizet a effectué sa thèse au laboratoire Kastler Brossel (LKB), sous la direction d’Antoine Heidmann et Michel Pinard, soutenue en 2007. Après deux ans de postdoc au Max Planck Institute for Quantum Optics à Garching dans le groupe de Tobias Kippenberg, il est entré au CNRS en 2009. Il poursuit actuellement ses travaux de recherche à l’Institut Néel à Grenoble sur la nano-optomécanique et sur les systèmes nano-mécaniques hybrides.

Contact : Olivier Arcizet

Karim Benzerara - Institut de minéralogie et de physique des milieux condensés (IMPMC)

Projet : Calcyan - Une usine vivante de carbonates : comment les cyanobactéries font-elles des roches ?

Les cyanobactéries ont focalisé depuis longtemps l’attention des géologues. Capables de photosynthèse, ces bactéries ont en effet joué un rôle majeur dans l’histoire de la Terre, conduisant notamment à l’oxygénation de l’atmosphère ou à la formation de roches, les stromatolites, dont certaines ont près de 3,5 milliards d’années et comptent parmi les plus anciennes traces de vie sur Terre. (...)

Projet : Calcyan - Une usine vivante de carbonates : comment les cyanobactéries font-elles des roches ?

Les cyanobactéries ont focalisé depuis longtemps l’attention des géologues. Capables de photosynthèse, ces bactéries ont en effet joué un rôle majeur dans l’histoire de la Terre, conduisant notamment à l’oxygénation de l’atmosphère ou à la formation de roches, les stromatolites, dont certaines ont près de 3,5 milliards d’années et comptent parmi les plus anciennes traces de vie sur Terre. Jusque-là, on pensait que les cyanobactéries formaient les carbonates à l’extérieur de leurs cellules. La découverte récente d’espèces capables de former des carbonates intracellulaires bouleverse notre compréhension de ce processus avec des implications fortes pour l’étude des formes de vie anciennes. En couplant des approches de la biologie, de la chimie et de la minéralogie, ce projet vise à comprendre les mécanismes moléculaires impliqués dans la formation intracellulaire de minéraux ainsi qu’à déterminer la biodiversité bactérienne capable de réaliser ce processus et son histoire géologique.

Portrait
Karim Benzerara, 36 ans, ancien élève de l’Ecole Normale Supérieure, a obtenu une thèse en géochimie à l’Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP). Sa thèse, réalisée au laboratoire de minéralogie et cristallographie de Paris, a porté sur l’étude de la météorite de Tataouine. En 2003, il effectue un séjour post-doctoral à Stanford dans l’équipe de Gordon Brown, où il se forme à l’utilisation de techniques synchrotron, notamment la microscopie des rayons X mous qu’il applique à des échantillons géologiques et biologiques. Recruté au CNRS en 2004 à l’institut de minéralogie et de physique des milieux condensés (IMPMC), il poursuit actuellement sa recherche sur les interactions entre vivant et minéral. Il est auteur d’une cinquantaine d’articles dans des revues à comité de lecture. Il fut le Distinguished Lecturer de l’European Association of Geochemistry (EAG) en 2011. Il a reçu la médaille de Bronze du CNRS en 2009, la médaille Houtermans de l’EAG en 2010 et le Mineralogical Society of America Award en 2012.

Contact : Karim Benzerara

Ludovic Berthier - Laboratoire Charles Coulomb.

Projet : D4PARTICLES - Mécanique statistique des systèmes denses de particules en l’absence de fluctuations thermiques

Si la mécanique statistique sait bien traiter les systèmes à l’équilibre thermodynamique contrôlés par des fluctuations d’origine thermique, il n’en est rien des matériaux plus complexes composés par exemple d’objets macroscopiques (les grains, les mousses), sur lesquels les fluctuations thermiques n’influent pas. (...)

Projet : D4PARTICLES - Mécanique statistique des systèmes denses de particules en l’absence de fluctuations thermiques

Si la mécanique statistique sait bien traiter les systèmes à l’équilibre thermodynamique contrôlés par des fluctuations d’origine thermique, il n’en est rien des matériaux plus complexes composés par exemple d’objets macroscopiques (les grains, les mousses), sur lesquels les fluctuations thermiques n’influent pas. D’autres matériaux dits "actifs", comme les assemblées de bactéries ou les colloïdes autopropulsés constituent leur propre source de fluctuations. Le but du projet D4PARTICLES est de généraliser les outils théoriques de la mécanique statistique des systèmes désordonnés pour établir une description microscopique robuste et quantitative de la structure et de la dynamique de systèmes de particules denses en l’absence de fluctuations thermiques. Ces travaux permettront par exemple de mieux comprendre la rhéologie des suspensions denses de particules granulaires, et le comportement collectif des assemblées de particules colloïdales actives ou de bactéries.

Portrait
Ludovic Berthier obtient son doctorat en physique théorique en 2001 au laboratoire de physique de l’Ecole Normale Supérieure de Lyon. Grâce à une bourse Marie Curie, il effectue un post-doctorat au Département de physique théorique de l’Université d’Oxford jusqu’en 2003. Il entre au CNRS en 2002 au Laboratoire Charles Coulomb de l’Université Montpellier 2. En 2007, il est scientifique invité au James Franck Institute de l’Université de Chicago. Ses travaux portent sur la mécanique statistique des matériaux désordonnés, des systèmes hors équilibre, et sur la matière molle.

Contact Ludovic Berthier

Alexandre Bouhelier - Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne (ICB)

Projet : Communication optique sans fil à l’échelle nanométrique assistée par plasmons de surface (SWIFT)

Ce projet est focalisé sur la conception, la réalisation, la caractérisation et l’optimisation de nano-composants pour la communication. La nanoélectronique et la photonique exploitent des phénomènes physiques propres aux échelles considérées et sont à la base des fonctions de communication à venir. (...)

Projet : Communication optique sans fil à l’échelle nanométrique assistée par plasmons de surface (SWIFT)

Ce projet est focalisé sur la conception, la réalisation, la caractérisation et l’optimisation de nano-composants pour la communication. La nanoélectronique et la photonique exploitent des phénomènes physiques propres aux échelles considérées et sont à la base des fonctions de communication à venir. Ce programme de recherche vise à interfacer ces deux technologies pour créer des nano-transpondeurs à base d’antennes optiques pilotées électroniquement. Le programme propose une série de concepts originaux basés sur l’utilisation de nano-antennes optiques métalliques, la transduction bilatérale entre électrons et photons y est provoquée par l’intermédiaire d’un plasmon de surface. L’utilisation d’antennes optiques comme composants de transduction serait une avancée majeure pour l’intégration de connections et de communications optiques entre composants à l’échelle du nanomètre.

Portrait
Alexandre Bouhelier a obtenu un doctorat en sciences physiques de l’Université de Bâle (Suisse) en 2001. Ses travaux, encadrés par Dieter Pohl, s’intéressent alors à l’optique du champ proche et à une thématique émergente qu’est la plasmonique. A la suite de son doctorat, A. Bouhelier est lauréat d’une bourse postdoctorale du fond national Suisse et intègre le groupe de Lukas Novotny à l’institut d’optique de l’Université de Rochester, New-York de 2001 à 2003. Les mécanismes donnant lieu à une exaltation de champ et les réponses non-linéaires de systèmes plasmoniques sont au cœur de son activité durant cette période. En 2003, il obtient une bourse postdoctorale du laboratoire national d’Argonne en banlieue de Chicago et rejoint le groupe dirigé par Gary Wiederrecht. Il y restera jusqu’à son entrée au CNRS en 2005, époque ou il est affecté au Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne à Dijon. Ses thématiques de recherches sont toujours centrées sur la plasmonique et la nanophotonique.

Contact : Alexandre Bouhelier

Wiebke Drenckhan - Laboratoire de physique des solides (LPS)

Auto-organisation à deux échelles : génération et caractérisation des matériaux poreux avec des surfaces complexes

De nombreux procédés naturels et industriels emploient le transport d’un fluide à travers un matériau poreux. Après plusieurs générations de recherche, ce type de transport peut être décrit avec une bonne précision. (...)

Projet : Auto-organisation à deux échelles : génération et caractérisation des matériaux poreux avec des surfaces complexes

De nombreux procédés naturels et industriels emploient le transport d’un fluide à travers un matériau poreux. Après plusieurs générations de recherche, ce type de transport peut être décrit avec une bonne précision. Cependant, une question très fondamentale persiste : quelle est l’influence de la nature de la surface des pores sur l’écoulement ? Et, peut-on améliorer la performance d’un matériau poreux en modifiant de façon intelligente les surfaces des ses pores ? C’est pourquoi le but du projet POMCAPS est dans un premier temps de générer des matériaux poreux avec des surfaces physico-chimiques complexes en s’appuyant sur les techniques micro- et milli-fluidiques. Dans un deuxième temps, l’équipe POMCAPS va se consacrer à établir un lien entre la nature des surfaces des pores et l’écoulement des fluides simples et complexes à travers ces matériaux poreux.

Portrait
Wiebke Drenckhan a étudié la physique et les mathématiques à l’Université de Rostock (Allemagne), de Berlin (Allemagne) et de Christchurch (Nouvelle Zélande). En 2004, elle a obtenu sa thèse au Trinity College Dublin (Irlande). Après trois ans de post-doc en Irlande et en France, elle est maintenant chercheuse CNRS au Laboratoire de physique des solides (CNRS/Univ. Paris Sud) où elle se consacre à la compréhension des mousses liquides et solides.

Contact Wiebke Drenckhan

Julien Fatome - Laboratoire interdisciplinaire Carnot de Bourgogne (ICB)

Projet : PETAL – Auto-polarisation de la lumière dans les fibres optiques

Le projet PETAL (Polarization condEnsation for Telecom AppLications) propose une approche radicalement différente du contrôle de la polarisation de la lumière dans les fibres optiques. (...)

Projet : PETAL – Auto-polarisation de la lumière dans les fibres optiques

Le projet PETAL (Polarization condEnsation for Telecom AppLications) propose une approche radicalement différente du contrôle de la polarisation de la lumière dans les fibres optiques. Il s’agit d’une rupture technologique vis-à-vis des systèmes actuels de contrôle de la polarisation basés essentiellement sur des systèmes opto-électroniques à boucle de rétro-contrôle. L’idée novatrice développée dans PETAL est d’explorer et d’exploiter une propriété originale de la lumière à auto-organiser son état de polarisation dans une fibre optique. Un des objectifs du programme PETAL sera également de généraliser cet effet à d’autres paramètres de la lumière, notamment dans le domaine spatial à l’aide de fibres optiques supportant plusieurs modes de propagation. L’enjeu sociétal du projet PETAL sera d’intégrer ce type de fonctions optiques dans les futurs réseaux de télécommunications de sorte à migrer progressivement vers des réseaux optiques de plus en plus transparents et intelligents.

Portrait
Après des études à l’Ecole supérieure d’ingénieurs de recherche en matériaux de Dijon, Julien Fatome a effectué sa thèse au Laboratoire interdisciplinaire Carnot de Bourgogne (CNRS/Univ. de Bourgogne) sous la direction du professeur Guy Millot sur la propagation d’informations par fibre optique à ultra-haut débit, thèse soutenue en 2004. Par la suite, il entre au CNRS comme ingénieur de recherche au sein de ce même laboratoire. Depuis, ses activités de recherche se concentrent sur l’étude d’effets non linéaires dans les fibres optiques appliqués au développement de fonctions optiques pour le traitement tout-optique de l’information, en particulier le contrôle tout-optique de la polarisation. Julien Fatome est auteur de plus de 60 publications dans des revues internationales à comité de lecture et de 3 brevets.

Contact : Julien Fatome

Jérôme Faure - Laboratoire d’optique appliquée (LOA)

Projet : FEMTOELEC - Source d’électrons laser-plasma femtoseconde pour l’étude de la dynamique structurelle ultrarapide

Comment les atomes bougent-ils dans un solide ? Sur quelle échelle de temps a lieu une transition de phase ou un changement de conformation dans une molécule ? L’observation directe des phénomènes ultrarapides qui ont lieu dans la matière complexe à l’échelle atomique requiert l’utilisation de sources X ou d’électrons ultrabrèves, typiquement femtoseconde. (...)

Projet : FEMTOELEC - Source d’électrons laser-plasma femtoseconde pour l’étude de la dynamique structurelle ultrarapide

Comment les atomes bougent-ils dans un solide ? Sur quelle échelle de temps a lieu une transition de phase ou un changement de conformation dans une molécule ? L’observation directe des phénomènes ultrarapides qui ont lieu dans la matière complexe à l’échelle atomique requiert l’utilisation de sources X ou d’électrons ultrabrèves, typiquement femtoseconde. De telles sources commencent à être disponibles depuis une dizaine d’années. Elles ont permis les premières observations directes du mouvement atomique, avec toutefois une résolution temporelle limitée. Le projet FEMTOELEC se propose de développer une source d’électrons de durée femtoseconde en utilisant l’interaction d’un laser de quelques cycles optiques avec un plasma. Cette nouvelle source sera utilisée dans des expériences de diffraction permettant de sonder la dynamique structurelle de la matière condensée avec une résolution temporelle extrêmement bonne.

Portrait
Après des études à l’Institut d’Optique Graduate School (IOGS) à Orsay, Jérôme Faure effectue sa thèse portant sur l’interaction de lasers ultra-intenses avec les plasmas, sous la direction de Victor Malka, au Laboratoire pour l’utilisation des lasers intenses (LULI) de l’Ecole polytechnique. Il poursuit sa recherche au laboratoire national de Berkeley en Californie dans le groupe de Wim Leemans. Il rejoint le CNRS en 2003 comme chargé de recherche au Laboratoire d’optique appliquée (LOA). Sa recherche porte sur l’interaction laser-plasma dans le régime relativiste, l’accélération de particules dans les plasmas ainsi que les phénomènes non linéaires et ultra-rapides dans les plasmas ou la matière condensée. Auteur d’environ 90 publications, il a reçu le prix Fresnel de l’EPS en 2007 et le prix la Recherche en 2008 pour ses travaux sur l’accélération d’électrons dans les plasmas.

Contact : Jérôme Faure

Jacek Kasprzak - Institut Néel

Projet : PICSEN - Propagation et cohérence interne dans les nano-structures semi-conductrices

Ce projet expérimental propose d’explorer les limites de la cohérence dans un système modèle d’état solide :
- la cohérence interne d’un exciton localisé
- la propagation à longue distance de la cohérence via le mécanisme de couplage radiatif. (...)

Projet : PICSEN - Propagation et cohérence interne dans les nano-structures semi-conductrices

Ce projet expérimental propose d’explorer les limites de la cohérence dans un système modèle d’état solide :
- la cohérence interne d’un exciton localisé
- la propagation à longue distance de la cohérence via le mécanisme de couplage radiatif.
Ce projet s’inscrit dans une recherche à plus long terme, où les excitons dans les nanostructures semi-conductrices pourraient servir de bits quantiques pour l’implémentation d’algorithmes et du traitement quantique de l’information. Pour sonder les limites de la cohérence interne de l’exciton confiné dans une boîte quantique lnAs/GaAs, des guides optiques 1D contenant un seul exciton localisé seront fabriqués. Cette configuration devrait permettre de collecter jusqu’à 90% de sa réponse optique et d’amplifier la collection de sa réponse cohérente jusqu’à 4 ordres de grandeur par rapport à l’état de l’art actuel. Ainsi la dynamique cohérente exciton-phonon ou la cohérence multi-photonique pourraient être abordées. Dans un deuxième temps, le projet cherchera à démontrer la propagation de la cohérence induite par le mécanisme de couplage par champ électromagnétique. Comme la force de ce couplage radiatif est très faible (quelques micro-électron-Volt), les boites quantiques InAs accordables par un champ électrique seront utilisées. Dans le contexte de la réalisation pratique d’opérations à deux qubits, les limites du couplage radiatif à longue distance (supérieure à la longueur d’onde) entre les émetteurs seront explorées, en utilisant des structures photoniques à base de guides d’onde et de déflecteurs de Bragg. Pour réaliser ces objectifs, une expérience de mélange à quatre ondes à haute résolution spatiale sera développée, associée à une détection hétérodyne d’interférométrie spectrale. L’objectif le plus ambitieux de ce projet est de réaliser des opérations logiques non-locales sur une paire d’émetteurs séparés. Pour cela un pulse-shaper ultra-rapide sera développé et combiné avec une expérience de mélange à quatre ondes.

Portrait
Jacek Kasprzak a obtenu son doctorat en 2006 de l’Université Joseph Fourier à Grenoble. Il a travaillé à l’Université de Cardiff, Royaume-Uni, en tant que chercheur associé (2007) et obtenu un Marie Curie European Research Fellow (2008-2010). Il est entré au CNRS à l’Institut Néel, à Grenoble, en 2010 en tant que chercheur. Son travail actuel est focalisé sur la problématique de la cohérence optique dans la matière condensée.

Contact : Jacek Kasprzak

Takis Kontos - Laboratoire Pierre Aigrain (LPA)

CirQys-Electrodynamique quantique en cavité sur circuit avec des états électroniques hybrides

Le transport électronique à l’échelle nanométrique est un domaine important de la physique de la matière condensée. Grâce aux progrès des techniques de nanofabrication, il est possible d’étudier la conduction électrique à travers des circuits à base de nanofils tels que des nanotubes de carbone. (...)

Projet : CirQys-Electrodynamique quantique en cavité sur circuit avec des états électroniques hybrides

Le transport électronique à l’échelle nanométrique est un domaine important de la physique de la matière condensée. Grâce aux progrès des techniques de nanofabrication, il est possible d’étudier la conduction électrique à travers des circuits à base de nanofils tels que des nanotubes de carbone. En combinant les nanofils avec d’autres types de matériaux, par exemple ferromagnétiques ou bien supraconducteurs, il est possible de créer dans les nanocircuits divers types d’états électroniques hybrides. Ce sont en général des états quantiques fragiles mais intéressants tant du point de vue de la physique fondamentale que des potentialités en termes de traitement quantique de l’information. Le but de ce projet est d’utiliser les outils de la physique atomique et en particulier de l’électrodynamique quantique en cavité pour sonder ces états exotiques sans les détruire. Plus généralement, ce projet permettra d’explorer de nouvelles méthodes pour sonder la spectroscopie et les aspects dynamiques des circuits électroniques nanoscopiques.

Portrait
Après des études d’ingénieur à l’Ecole Supérieure d’Electricité, Takis Kontos a effectué une thèse de doctorat au Centre de Spectrométrie Nucléaire et de Spectrométrie de Masse (CSNSM) à Orsay sur la coexistence entre ferromagnétisme et supraconductivité dans des nanostructures, sous la direction de Marco Aprili et Jérôme Lesueur. Il a ensuite effectué un postdoctorat à l’université de Bâle, en Suisse, dans le groupe de Christian Schönenberger où il a travaillé sur l’injection de spin dans les nanotubes de carbone. Il travaille depuis 2005 au Laboratoire Pierre Aigrain du département de physique de l’Ecole Normale Supérieure. Sa principale thématique de recherche est le transport quantique dans des nanostructures hybrides à base de nanotubes de carbone.

Contact : Takis Kontos

Tristan Meunier - Institut Néel

Projet : QSPINMOTION – Cohérence quantique et manipulation d’un spin électronique unique en mouvement

L’électronique quantique est un domaine de recherche où l’on cherche à utiliser les propriétés de la mécanique quantique pour fabriquer des microprocesseurs plus efficaces. Pour cela, l’une des stratégies revient à contrôler une nanostructure au niveau de l’électron unique. (...)

Projet : QSPINMOTION – Cohérence quantique et manipulation d’un spin électronique unique en mouvement

L’électronique quantique est un domaine de recherche où l’on cherche à utiliser les propriétés de la mécanique quantique pour fabriquer des microprocesseurs plus efficaces. Pour cela, l’une des stratégies revient à contrôler une nanostructure au niveau de l’électron unique. Le spin de l’électron représente alors un degré de liberté intéressant pour stocker et manipuler l’information quantique efficacement. Récemment, un important effort expérimental a été entrepris dans le système des boîtes quantiques définies électrostatiquement et toutes les opérations élémentaires d’un nanoprocesseur quantique ont été démontrées. Pour intégrer de plus en plus de qubits et ainsi s’attaquer à des problèmes à qubits multiples, il est important de pouvoir transporter l’information d’un qubit à l’autre. Dans ce contexte, la possibilité de déplacer un électron unique à travers un circuit électronique représente une stratégie intéressante. Le but de ce projet est d’étudier et de comprendre les propriétés de cohérence de spin d’un électron unique se déplaçant à travers un circuit électronique.

Portrait
Tristan Meunier a effectué ses études universitaires de physique entre l’Université Paris-Diderot et l’Ecole Normale Supérieure de Paris. Il a effectué sa thèse dans le domaine de la physique atomique au Laboratoire Kastler Brossel (LKB), dans le groupe d’électrodynamique en cavité des systèmes simples sur le couplage fort entre un atome de Rydberg circulaire et un champ électromagnétique de quelques dizaines de photons contenus dans une cavité. Il a ensuite réalisé un séjour postdoctoral en physique mésoscopique à l’Université de Delft aux Pays-Bas, au sein du groupe de Leo Kouwenhoven et Lieven Vandersypen. Il a étudié les propriétés de cohérence d’un spin électronique unique piégé dans une boîte quantique latérale. Fort de ces nouvelles compétences et connaissances, il a commencé en 2008 une nouvelle thématique au sein de l’équipe "cohérence quantique" de l’Institut Néel visant à étudier le transport d’un spin électronique unique en tant que chargé de recherche au CNRS.

Contact : Tristan Meunier

Kheya Sengupta - Centre Interdisciplinaire de Nanoscience de Marseille (CINaM)

Projet : SYNINTER – Interrogation de la synapse immunologique par des substrats contrôlés

Ce projet a pour but de concevoir des substrats novateurs et des techniques de détection appropriées pour mieux comprendre la dynamique et l’organisation spatiale des synapses immunologiques. L’objectif est de développer des nouveaux outils de diagnostics pour la détection fine de maladies de la déficience immunitaire qui résultent d’une adhérence défectueuse. (...)

Projet : SYNINTER – Interrogation de la synapse immunologique par des substrats contrôlés

Ce projet a pour but de concevoir des substrats novateurs et des techniques de détection appropriées pour mieux comprendre la dynamique et l’organisation spatiale des synapses immunologiques. L’objectif est de développer des nouveaux outils de diagnostics pour la détection fine de maladies de la déficience immunitaire qui résultent d’une adhérence défectueuse. La synapse immunologique, considérée comme le maillon crucial dans la réaction immunitaire, a été l’objet de recherches pluridisciplinaires intenses. Cependant, il reste encore à élucider des questions biologiques et biophysiques. Par exemple, la synapse se forme, in vivo, dans un environnement 3D mou, tandis que les expériences in vitro se font sur des surfaces 2D plates et dures. Il sera précisément étudié dans ce projet, l’influence des propriétés physiques du micro-et du nano-environnement. Les substrats et les techniques développées ici pourraient également être utiles dans d’autres domaines impliquant l’adhérence cellulaire comme la cancérologie et la biologie liée au développement.

Portrait
Kheya Sengupta a fait son doctorat en Inde à Bangalore, sur les phases liquides-cristallines des phospholipides. En 2001 elle s’est déplacée en Allemagne à Munich avec une bourse Alexander von Humboldt. Elle a étudié les systèmes bio-mimétiques et a contribué au développement de la microscopie à ondes RIC multi-longueurs. En 2004, elle a effectué une mobilité aux USA à l’Université de Pennsylvanie, où elle a travaillé sur le mécanisme et l’adhérence cellulaire. En 2005, elle est revenue en Allemagne comme chercheur associé au Forschungszentrum Julich où elle a continué son travail sur l’adhérence tout en continuant à améliorer la microscopie RIC. En 2007, elle a été recrutée comme chercheur du Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) au Centre Interdisciplinaire de Nanoscience de Marseille (CINaM). Actuellement ses recherches sont centrées sur l’adhérence et les propriétés mécaniques des cellules et des systèmes bio-mimétiques et l’interaction de tels objets moux avec des objets nanoscopiques.

Contact : Kheya Sengupta

Bernhard Urbaszek - Laboratoire de physique et chimie des nano-objets (LPCNO)

Projet : Commande de transport optique et spintronique nucléaire : vers le développement de mémoires à échelle nano et d’applications en imagerie

Les états de spin des électrons dans les boîtes quantiques semi-conductrices interagissent fortement avec les spins nucléaires des atomes du cristal via l’interaction hyperfine. Ces spins électroniques peuvent être manipulés avec des impulsions optiques rapides. (...)

Projet : Commande de transport optique et spintronique nucléaire : vers le développement de mémoires à échelle nano et d’applications en imagerie

Les états de spin des électrons dans les boîtes quantiques semi-conductrices interagissent fortement avec les spins nucléaires des atomes du cristal via l’interaction hyperfine. Ces spins électroniques peuvent être manipulés avec des impulsions optiques rapides. Les applications futures en science de l’information ainsi que de nouvelles techniques de résonance magnétique nucléaire (RMN) peuvent être basées sur l’initialisation rapide d’états de spin des porteurs de charge et le transfert ultérieur de cette polarisation sur le système nucléaire. Le projet OptoDNPcontrol vise à développer de nouvelles techniques de pompage optique pour maximiser la polarisation dynamique des noyaux (DNP) en allant au-delà des effets Overhauser établis depuis les années 1950. Nous développerons une nouvelle technique RMN tout optique qui n’utilise pas de bobine radiofréquence (RF). Les boites quantiques et autres centres de localisation des porteurs dans des nanostructures semi-conductrices seront utilisés comme sources efficaces de génération de la DNP. Ces expériences constituent des tests de faisabilité pour l’utilisation de semi-conducteurs hyperpolarisés pour l’augmentation de la sensibilité des techniques de l’imagerie par résonance magnétique (IRM).

Portrait
Bernhard Urbaszek est diplômé en physique à l’Université East Anglia à Norwich en 1997. Il a obtenu son doctorat à l’Université Heriot-Watt à Edimbourg en soutenant un travail portant sur la physique des excitons dans les semi-conducteurs II-VI. Il a effectué son stage post-doctoral au sein de l’équipe de Richard Warburton à l’Université Heriot-Watt, où il a mis au point un microscope confocal permettant de mesurer la photoluminescence d’une boîte quantique unique. En 2003 il a rejoint l’équipe Optoélectronique quantique de Xavier Marie et Thierry Amand à Toulouse. Bernhard Urbaszek a été recruté comme maitre de conférences au département de génie physique de l’INSA Toulouse en 2004, puis comme chercheur au CNRS (LPCNO UMR 5215, INSA-CNRS-UPS) en 2008.

Laboratoire de physique et chimie des nano-objets (LPCNO) - CNRS / INSA Toulouse / Univ. Toulouse 3

Contact : Bernhard Urbaszek

Aleksandra Walczak - Laboratoire de physique théorique de l’Ecole Normale Supérieure

Projet : RECOGNIZE – Les principes physique de reconnaissance dans le système immunitaire

Les protéines réceptrices à la surface des lymphocytes (T et B) immunitaires interagissent avec les agents pathogènes, les reconnaissent et initient la réponse immunitaire. La diversité de la composition du répertoire immunitaire n’est pas programmée en détail, mais apparaît comme un processus auto-organisé, stimulé par les interactions avec l’environnement. (...)

Projet : RECOGNIZE – Les principes physique de reconnaissance dans le système immunitaire

Les protéines réceptrices à la surface des lymphocytes (T et B) immunitaires interagissent avec les agents pathogènes, les reconnaissent et initient la réponse immunitaire. La diversité de la composition du répertoire immunitaire n’est pas programmée en détail, mais apparaît comme un processus auto-organisé, stimulé par les interactions avec l’environnement. L’objectif du projet est de décrire et d’expliquer la source et l’évolution aléatoire du répertoire immunitaire comme système auto-organisé, dans le contexte de son environnement pathogénique, en utilisant une combinaison d’analyse de données statistiques et la modélisation par la mécanique statistique. Des expériences récentes ont séquencé l’ensemble des récepteurs de lymphocytes B trouvés dans des poissons zèbres uniques, et des lymphocytes T chez l’homme. Ces données permettent une analyse théorique et la vérification d’hypothèses qui n’avaient pas été possibles jusqu’à présent.

Portrait
Après un diplôme de master en physique de l’Université de Varsovie en 2002, Aleksandra Walczak a obtenu son doctorat à l’Université de Californie, San Diego en 2007, sous la direction de Peter Wolynes. Elle a décrit les effets du bruit moléculaire sur les propriétés observables de l’expression de gènes. Après un bref stage comme graduate fellow au KITP, elle a obtenu une bourse post-doctorale indépendante du Princeton Center for Theoretical Science entre 2007 et 2010. Pendant cette période, elle a travaillé sur la transmission d’informations dans les réseaux génétiques et les modèles réduits de récepteurs immunitaires, ainsi que sur les effets de la sélection sur les généalogies. En 2010, elle rejoint le CNRS et travaille au Laboratoire de physique théorique de l’Ecole Normale Supérieure.

Contact : Aleksandra Walczak

  • Projets hébergés par d’autres organismes :

Frédéric Chevy - Laboratoire Kastler Brossel (LKB)

Projet : ThermoDynaMix – Dynamique et thermodynamique en dimensions mélangées (...)

Projet : ThermoDynaMix – Dynamique et thermodynamique en dimensions mélangées

Laboratoire Kastler Brossel (LKB) - UPMC / CNRS / ENS / Collège de France

Contact : Frédéric Chevy

Ivan Favero - Laboratoire Matériaux et phénomènes quantiques (MPQ),

Projet : GANOMS – Systèmes nano-optomécaniques en arséniure de gallium

L’optomécanique, qui étudie le couplage entre la lumière et les résonateurs mécaniques, est un domaine en plein essor évoluant entre l’optique, la physique de la matière condensée, la physique quantique et les micro/nanosystèmes. (...)

Projet : GANOMS – Systèmes nano-optomécaniques en arséniure de gallium

L’optomécanique, qui étudie le couplage entre la lumière et les résonateurs mécaniques, est un domaine en plein essor évoluant entre l’optique, la physique de la matière condensée, la physique quantique et les micro/nanosystèmes. Dans un système nano-optomécanique, le mouvement nanomécanique est détecté par voie optique avec une sensibilité et une rapidité ultimes. La lumière peut aussi piloter le mouvement nanomécanique : changer sa fréquence d’oscillation, son amortissement ou l’actionner. Ceci ouvre de nouvelles voies pour les capteurs nanomécaniques, qu’ils opèrent dans un régime classique ou quantique. Le projet GANOMS (GaAs NanoOptoMechanical Systems) explore ces concepts sur une plateforme de photonique intégrée active en arséniure de gallium, le matériau roi de l’optoélectronique. A partir de résonateurs miniatures GaAs, des systèmes nano-optomécaniques sur puce seront développés et interfacés avec des boîtes quantiques semiconductrices comme matériau actif.

Portrait
Elève de l’Ecole Polytechnique, Ivan Favero a effectué sa thèse au Laboratoire Pierre Aigrain sur la décohérence et la relaxation de spin dans une boîte quantique de semiconducteurs, sous la supervision de Guillaume Cassabois. En post-doctorat, sélectionné par la fondation Von Humboldt, il se lance dans des recherches en optomécanique avec l’équipe de Khaled Karrai à Munich. De fin 2005 à fin 2007, il y réalise plusieurs expériences clé de ce domaine naissant. Il développe également l’optomécanique sous sa version nano à son retour en France, au laboratoire Matériaux et phénomènes quantiques (Université Paris Diderot/CNRS), en tant que chargé de recherche. Depuis 2008, lui et ses collègues y travaillent sur des résonateurs nano-optomécaniques GaAs haute fréquence aux propriétés très prometteuses. Ivan Favero est lauréat de la médaille de Bronze 2012 du CNRS.

Contact : Ivan Favero

Wiebke Guichard - Institut Néel

Pour en savoir plus (...)

Fiche sur le site de l’Institut Néel : http://neel.cnrs.fr/spip.php?articl...

Contact : Wiebke Guichard

Julien LAURAT - Laboratoire Kastler Brossel (LKB)

Projet : HybridNet – Réseaux quantiques hybrides

Le domaine de l’information quantique s’est développé avec la perspective d’exploiter les particularités du monde quantique pour accomplir des tâches difficiles, voire impossibles avec les méthodes traditionnelles de traitement de l’information. Communication et calcul quantiques sont deux exemples de ces applications. (...)

Projet : HybridNet – Réseaux quantiques hybrides

Le domaine de l’information quantique s’est développé avec la perspective d’exploiter les particularités du monde quantique pour accomplir des tâches difficiles, voire impossibles avec les méthodes traditionnelles de traitement de l’information. Communication et calcul quantiques sont deux exemples de ces applications. Le projet HybridNet a pour objectif de développer les briques de base de « réseaux quantiques » permettant la distribution et le traitement de l’information quantique. Dans ces réseaux, l’information serait transportée par la lumière et constitués de nœuds où lumière et matière échangeraient leur état à la demande. Cela permettrait par exemple des communications quantiques à grande distance. Ce projet se propose d’explorer notamment une implémentation « hybride » de ces réseaux, où les aspects corpusculaires et ondulatoires de la lumière sont exploités simultanément. De nouveaux outils de stockage d’information dans des atomes refroidis par laser et piégés autour de fibres optiques, ou encore des portes quantiques permettant le traitement de cette information, seront notamment développées dans ce but.

Portrait
Après des études à l’Institut d’Optique-Graduate School (IOGS), Julien Laurat a effectué sa thèse au Laboratoire Kastler Brossel (LKB) sous la direction de Claude Fabre et Thomas Coudreau. Ses travaux ont porté sur la génération d’intrication à l’aide d’oscillateurs paramétriques optiques (2004). Il a ensuite rejoint l’équipe de Philippe Grangier à l’Institut d’Optique où il a étudié la réalisation d’états ‘Chat de Schrödinger’ optiques. Il a ensuite effectué un postdoctorat dans le groupe de Jeff Kimble au California Institute of Technology. Ses travaux se sont centrés sur l’interaction lumière-matière et ont permis d’interfacer des ensembles d’atomes et des photons uniques. Il a alors démontré les premières versions de réseaux quantiques élémentaires. Julien Laurat a été recruté au Laboratoire Kastler Brossel (LKB) en 2007 comme Maitre de Conférences de l’Université P. et M. Curie. Depuis, il travaille au sein de l’équipe Optique Quantique sur la distribution et le traitement quantique de l’information. En 2011, Julien Laurat a été lauréat de l’appel « Emergence(s) » de la Ville de Paris et nommé à l’Institut Universitaire de France.

Contact : Julien Laurat

Guido Pupillo - IPCMS et ISIS

Projet : ColDSIM – Dynamique hors équilibre et simulation de gaz d’atomes froids en présence d’interactions à grande portée

La réalisation expérimentale de gaz froid d’atomes de Rydberg excités électroniquement et de molécules polaires préparées dans l’état fondamental à des températures inférieures au milli-Kelvin, a récemment suscité un intérêt considérable dans la physique de la matière froide. (...)

Projet : ColDSIM – Dynamique hors équilibre et simulation de gaz d’atomes froids en présence d’interactions à grande portée

La réalisation expérimentale de gaz froids d’atomes de Rydberg excités électroniquement et de molécules polaires préparées dans l’état fondamental à des températures inférieures au milli-kelvin, a récemment suscité un intérêt considérable dans la physique de la matière froide. Ces expériences ont ainsi mis en évidence pour la première fois des systèmes à plusieurs corps (many-body) avec des interactions qui sont à la fois à longue portée et également modifiables sous des champs externes. Ces systèmes peuvent offrir une grande souplesse dans la réalisation de nouvelles phases classiques et quantiques, des simulations quantiques de systèmes complexes, et des portes quantiques. L’objectif principal de ColDSIM est le développement de nouvelles idées théoriques pour le contrôle de la dynamique à plusieurs corps dans ces divers systèmes et dans leurs mélanges, et également l’analyse de nouveaux phénomènes à plusieurs corps émergeant dans les régimes classiques et quantiques des interactions fortes.

Portrait
Après avoir obtenu un master en physique à l’Université de Bologne en Italie, Guido Pupillo, 36 ans, a poursuivi ses études en physique à l’Université du Maryland et le « National Institute of Standard and Technology » aux Etats-Unis, où il a obtenu son doctorat en 2005 avec Carl J. Williams. Il a effectué ensuite un post-doctorat dans l’équipe de Peter Zoller à Innsbruck en Autriche, où il a étudié la physique des systèmes fortement corrélés d’atomes et de molécules, et il a obtenu son Habilitation en physique théorique. Depuis octobre 2011, il est professeur à l’Université de Strasbourg et directeur du Laboratoire de physique quantique à l’ISIS et IPCMS (CNRS) à Strasbourg. En 2012, il a reçu la Chaire d’Excellence de l’Agence Nationale de la Recherche.

Contact : Guido Pupillo