A noter :
  Près de 200 chercheurs et 100 doctorants interviennent en physique fondamentale. Ils sont soutenus par plus de 120 personnels techniques.
   
  Les principaux acteurs :
CNRS
INSA de Lyon
Université Claude Bernard Lyon1
 
 

Principales compétences :
physique nucléaire et des particules ;
spectroscopie moléculaire et physique des ions multichargés ;
études des agrégats et des matériaux nanostructurés ;
physique des lasers et des matériaux et couches minces pour l'optique ;
développement de l'optique guidée et des amplificateurs à fibres optiques ;
détection de la pollution atmosphérique par laser ;
développement de nanosources et nanotechnologies, notamment pour miscroscopie électronique ;
études des surfaces, interfaces et forces d'adhésion...

 

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  Comprendre la matière qui nous entoure, s'engager dans une course de précision pour détecter de nouvelles particules, pousser les limites de l'infiniment petit pour manipuler et créer des structures mesurées à l'échelle du nanomètre (un millionième de millimètre) ou de l'infiniment court à l'échelle de la femtoseconde (10-15 s)... tels sont quelques-uns des défis relevés par le pôle de physique fondamentale du Domaine Scientifique de la Doua, et pour lesquels il est reconnu au plan international.
   
  La recherche en physique fondamentale sur le Domaine Scientifique de la Doua s'effectue essentiellement au sein des laboratoires de l'Unité de Formation et de Recherche de physique de l'Université Claude Bernard Lyon 1. Des recherches en physique fondamentale sont également conduites dans d'autres laboratoires qui ont une activité de recherche dans des domaines plus appliqués de la physique. En particulier, les laboratoires des filières des Sciences et Technologies de l'Information et de la Communication (STIC), Matériaux et leurs applications, et dans une moindre mesure Génie des Procédés, ont des activités qui relèvent de la physique de base.

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Recherche :

La physique sur le Domaine Scientifique de la Doua est particulièrement développée dans trois grands domaines de recherche : physique nucléaire et physique des particules, physique des agrégats et des nanostructures et nanotechnologies, et optique et lasers. Elle dispose de plateformes technologiques de référence.


Physique nucléaire et physique des particules :
Avec l'Institut de Physique Nucléaire de Lyon, ce sont près de 200 personnes qui travaillent en physique fondamentale. Depuis 40 ans, le laboratoire effectue des recherches fondamentales dans les domaines subatomiques (physique nucléaire et des particules), astroparticules et interdisciplinaires avec un lien étroit entre les expérimentateurs et les théoriciens de l'Institut. Il mène ses expériences auprès des grands instruments nationaux et internationaux (CERN à Genève, FERMILAB à Chicago, GANIL à Caen, GSI à Darmstadt, ILL à Grenoble, ...).
   
Les différentes thématiques étudiées ont amené l'IPNL à développer un savoir-faire important dans les domaines de l'instrumentation liés à la physique des particules et nucléaire et aux interfaces avec la chimie nucléaire (aval du cycle électronucléaire), la biologie et la santé (imagerie et thérapie).
   
Les applications développées dans le domaine de la physique nucléaire et des particules concernent le stockage des déchets radioactifs (validation des différentes barrières envisagées pour le confinement et le stockage à long terme des déchets nucléaires) et les applications médicales : imagerie (application des techniques de détection de la physique des particules à la réalisation d'un tomographe à émission de positrons TEP) et thérapie (l'IPNL est associé au projet ETOILE de construction d'un centre de traitement des tumeurs cancéreuses par hadronthérapie, qui consiste à détruire des cellules cancéreuses radiorésistantes par l'utilisation d'un faisceau d'ions de carbone).


Agrégats, Nanostructures et nanotechnologies :
Après la révolution des microtechnologies se prépare celle des nanotechnologies, qui permettront de fabriquer de nouveaux matériaux réalisés par assemblage d'agrégats et dotés de propriétés originales. La Région Rhône-Alpes est particulièrement bien placée dans cette course et la recherche à la Doua dans ce domaine est au tout meilleur niveau international. Les laboratoires lyonnais ont en particulier joués un rôle de précurseurs dans le domaine amont des agrégats initié sur le campus dès la fin des années 70.
 
   
La recherche sur les agrégats (amas de quelques atomes à plusieurs dizaines de milliers d'atomes) est conduite au LASIM et au LPMCN, ainsi qu'au sein du Centre Interlaboratoire Lyonnais de Recherche sur les Agrégats qui regroupe des équipes de ces deux laboratoires et de l'Institut de Recherche sur la Catalyse.

Diviser la matière pour la réorganiser, puis observer ses nouvelles propriétés, voici les missions du Centre Interlaboratoire Lyonnais de Recherche sur les Agrégats. Ce centre unique en Europe fonctionne sur le principe de la multidisciplinarité, et permet l'étude des agrégats, amas d'atomes aux géométries nouvelles, par des spécialistes de la phase gazeuse, des physiciens et des chimistes.
   
Le domaine en plein développement des nanotechnologies représente la face tournée vers les applications des études de la matière à l'échelle nanométrique. Pour la réalisation de ces recherches, les laboratoires ont mis au point des nouvelles technologies : par exemple, des pointes à émission de champ terminées par un seul atome (ce qui permet d'imaginer de construire des nano-structures à l'échelle de l'angström), de nouveaux microscopes adaptés à l'étude de matériaux fragiles comme les polymères et les structures biologiques, ou encore, de nouveaux appareils permettant de mieux connaître les surfaces et interfaces (mesure des forces de surface et interfaciales).


Optique et lasers :
Le laser est un outil omniprésent dans plusieurs laboratoires pour lesquels il représente un outil irremplaçable pour réaliser des études dans le domaine de la spectrométrie moléculaire, de l'optique non-linéaire ou de la spectroscopie du solide (LASIM et LPCML). Il peut être aussi un objet de recherche propre dans ces laboratoires où l'on développe des structures ou des matériaux lasers.
   
Lasers de demain : Le LPCML, le LASIM et le LPM travaillent sur les lasers de demain avec à la clé de nombreuses applications industrielles : des lasers bleu qui permettront un stockage des données plus performants avec des applications nombreuses dans les télécommunications, des lasers médicaux plus efficaces...ou encore les lasers servant à détecter la pollution atmosphérique.

Sur ce dernier thème, une équipe de la Doua est l'un des éléments moteurs d'un grand projet franco-allemand nommé "Teramobile" qui a permis de construire, et maintenant d'utiliser, un laser femtoseconde très puissant et mobile pour analyser l'atmosphère (constitution, pollution...) ou déclencher la foudre !

Le LPCML est également fortement impliqué, en partenariat avec d'autres laboratoires universitaires ou industriels, dans le développement des amplificateurs à fibres optiques pour les télécommunications à haut débit.
   
Centre lyonnais de nano-opto-technologies NanOpTec : ce pôle, créé dans le cadre du Contrat de Plan Etat-Région, a pour ambition de dynamiser et de renforcer les recherches fondamentales et appliquées menées à Lyon dans ces domaines, de transférer les résultats vers l'industrie et dans les enseignements spécialisés. L'activité qui est réalisée dans ce centre marie les compétences en agrégats & nanostructures et en optique & laser développées depuis de nombreuses années à la Doua.


Plateformes technologiques :
Le Domaine Scientifique de la Doua dispose en matière de physique d'équipements originaux, parfois uniques, très puissants et de haute précision qui permettent de mener des travaux à la pointe de la recherche et au meilleur niveau international.
   
Deux plateformes communes à plusieurs laboratoires de la Doua déjà citées regroupent des équipements mi-lourds souvent sans équivalent en France :
Le Centre Interlaboratoire Lyonnais de Recherche sur les Agrégats regroupe plusieurs sources d'agrégats à vaporisation laser et des moyens de caractérisation variés comme la spectrométrie de masse ou les techniques d'analyse de surface.
Le Centre NanOpTec regroupe un ensemble de sources lasers et de microscopes (confocal, à force atomique (AFM), à effet tunnel (STM),...) qui constituent un ensemble complet de diagnostics optiques à l'échelle nanométrique.
   

D'autres équipements à la pointe de la performance sont localisés dans les laboratoires eux-mêmes, comme par exemple :
- LABRADOR (LABoratoire RADiologique envirOnnement et expeRtises) : détection de radioéléments d'intérêts environnemental et sanitaire
- Plate-forme de spectroscopie infrarouge et vibrationnelle : CECOMO, ...




Formation :

Formation initiale :

  Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
 
  Focus sur les principales formations :
  Licence Sciences et Technologies (UCBL)
- mention Physique
  Master Sciences et Technologie, Santé (UCBL)
- mention Physique et technologie
- mention Sciences de la matière
  Doctorat (Ecoles Doctorales)
- Physique et astrophysique de Lyon
- Matériaux de Lyon


La Doua : quelques innovations et succès
Prix de la Valorisation 2004 de l'IN2P3 LMA Avec ce prix, Jean-Marie Mackowski du Laboratoire des Matériaux Avancés (LMA) s'est vu récompensé pour l'ensemble de ses activités de prestation dans les domaines des procédés de traitement de matériaux amorphes et de traitement de surfaces optiques.
Edelweiss : à la recherche de la masse manquante IPNL Le groupe Manoir de l'IPNL recherche des particules massiques qui pourraient constituer une grande partie de la masse manquante de l'Univers. L'expérience Edelweiss 1 installée en site souterrain à Modane a une des meilleures sensibilités au niveau mondial. La phase Edelweiss 2, avec un plus grand nombre de détecteurs, va permettre de poursuivre la traque de ces particules.
Teramobile : détecter la présence de polluants dans l'atmosphère LASIM La technique Lidar (Light Detection and Ranging), qui s'apparente à un Radar laser, permet aujourd'hui d'obtenir des cartographies tri-dimensionnelles de polluants (NOx, SO2, Ozone,..) atmosphériques à haute sensibilité et sur de grandes distances (plusieurs km). Les Lidar 'traditionnels' souffrent cependant de limitations, notamment pour la détection de polluants inconnus lors d'accidents et la mesure des aérosols (poussières, particules Diesel, bactéries, pollen, etc..).

Afin d'étendre les possibilités de ces systèmes, un programme de grande envergure franco-allemand financé par le CNRS et la DFG (" Teramobile(2) ", www.teramobile.org) et piloté par le LASIM à l'Université Claude Bernard Lyon 1, a été mis sur pieds pour développer de nouvelles méthodes de mesure, basées sur l'utilisation de la spectroscopie non-linéaire de l'atmosphère avec des impulsions ultrabrèves (de l'ordre de la centaine de femtosecondes, 1fs = 10-15 s) et ultra-intenses (de l'ordre du terawatt, 1012 W).

Grâce à ce système, il est possible de détecter à distance tous les polluants simultanément. Il a également été démontré qu'il était possible d'identifier des agents biologiques comme des bactéries dans l'air, et que la foudre pourrait être déclenchée et guidée par ces lasers.
Nanotechnologie : développement dans la fabrication d'écrans plats de grande taille LPMCN L'équipe Emission Electronique du Laboratoire de Physique de la Matière Condensée et Nanostructure (unité mixte de recherche du CNRS et de l'Université Claude Bernard Lyon 1) a développé un savoir-faire particulier dans la fabrication de nanocomposés de carbone, en particulier de nanotubes de carbone multifeuillet, et de leur utilisation comme cathodes froides.

Dans le cadre d'une collaboration avec la start-up Inanov spécialisée en nanotechnologies, ce savoir-faire, qui fait l'objet de deux brevets, a permis le développement d'écrans plats par émission de champs, souples et géants de dimensions 4m x 3m. C'est aussi un projet européen " Nanopage ", financé récemment par le 6è PCRD et dont l'UCBL en est le coordonnateur.
Création en 2003 de Fibercryst spécialisée dans la fabrication de fibres monoscristallines LPCML Alors que l’utilisation de monocristaux massifs pour réaliser de très petites pièces se révèle délicate (problèmes d’usinage et de fiabilité de l’orientation cristallographique), une équipe de chercheurs issus du Laboratoire de Physico-chimie des matériaux luminescents a mis au point un procédé de fabrication de fibres monocristallines. Cette technologie permet de fabriquer un monocristal continu, long et très fin pour des applications dans les domaines de l’optoélectronique, de l’énergie (limiteurs de courant) et de la santé (imagerie médicale).
Prix Servant de l'Académie des Sciences 2002 LASIM

Le Prix Servant (physique) a été attribué à Jean-Pierre WOLF, Professeur au LASIM, récompensant "un grand nombre de percées majeures dans le domaine de la spectroscopie de l'atmosphère, notamment grâce à l'utilisation des lasers femtosecondes".

Prix Gay Lussac 2003 LASIM

Le Prix Gay Lussac Humboldt de la fondation Alexander-von-Humboldt 2003 a été décerné à Michel BROYER, Professeur au LASIM, pour l'ensemble de son activité dans le domaine des agrégats et nanostructures.



Grands projets
Recherche Pôle "Nanosciences" Trois laboratoires de physique fondamentale de la Doua participe au développement du Pôle d'excellence Rhône-Alpes "Nanosciences", et tout particulièrement dans le cadre du développement du Centre Lyonnais de Nano-Optique qui regroupe le LPCML, le LASIM et le LPMCN ainsi que deux laboratoires à dominante STIC, le LPM (INSA de Lyon) et le LEOME (Ecole Centrale de Lyon).


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