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S. Della Negra (IPNO)

Nanoparticules, sonde de la surface. D’Orion à Andromède en passant par Pégase

Jeudi 31 Mars 2011 à 14h15

Le projet Andromède est une synthèse de trois projets : Orion (accélération d’agrégats avec l’accélérateur Tandem d’Orsay, 1993), de Tancrède (production de faisceaux d’ions moléculaires multichargés intenses, 2003-2005) et enfin du projet Pégase financé par la NSF (Grant CHE-0750377) qui permet l’accélération à 130 kV de NanoParticules (NPs) à partir d’une source LMIS et qui est installé au Texas A&M University depuis Décembre 2009. Le nouvel instrument « Andromède » sera dédié à l’analyse par spectrométrie de masse de nano-domaines et nano-objets présents sur une surface. Ce projet est une variante très efficace de la spectrométrie de masse ionique secondaire, SIMS (Secondary Ion Mass Spectrometry). L’information moléculaire (masse et structure) sera obtenue à partir de l’impact d’une NP, par exemple Au400^(4+) jusqu’à Au2000 mais aussi fullerènes C60^(n+) , accélérés dans le domaine du MeV par une structure Van de Graaff de 1 à 4 MV. Ces projectiles pourront bombarder efficacement des échantillons hydratés (ou non), à la pression atmosphérique. Ceci concerne évidemment la biologie et les études « in vivo », mais aussi la simulation des interactions extraterrestres avec des surfaces glacées et des argiles hydratées dans différents environnements gazeux et le suivi de la catalyse induite par des surfaces nano structurées. Au cours de mon exposé je présenterai dans une première partie ces nouveaux projectiles sondes du solide, et les résultats obtenus dans un large domaine d’énergie du keV au MeV, qui ont conduit aux projet Pégase et Andromède, en insistant sur les principales caractéristiques de l’interaction avec un solide :

- ces nano-particules ont la propriété de rester intactes en traversant la matière solide ;
- des taux d’émission de plusieurs dizaines à centaines d’ions par impact ;
- les rendements d’émission ionique pour des biomolécules de masses élevées ;
- la possibilité d’obtenir un spectre de temps de vol avec un seul impact correspondant à une surface d’approximativement 100 nm2 et un volume de 10^3 nm3 ;

et aussi sur l’émission ionique elle-même avec les distributions angulaires qui permettent d’avoir une image de l’interaction de ces NPs avec la surface.

Dans la seconde partie de mon exposé je présenterai les deux projets Pégase et Andromède avec le développement de nouvelles sources utilisant des NPs de tailles définies réalisé en collaboration avec V. Huc de l’ICMMO et Orsayphysics. Je décrirai aussi les méthodes dédiées à l’analyse de surface comme la spectrométrie par temps de vol associé à la microscopie à émission électronique qui permettra de localiser l’impact des Nanoparticules (en collaboration avec l’équipe du prof .EA Schweikert du TAMU).

Les différents domaines de recherche abordés avec ce nouvel instrument iront de la nucléosynthèse à la chimie prébiotique et futurs développements seront évoqués. Ces axes de recherches sont le cœur d’Andromède et ils sont menés par plusieurs instituts et laboratoires de l’Université Paris-Sud : l’IPNO, l’ICMMO, le CSNSM, l’IGM et l’IAS