Grands instruments de recherche

Feu vert pour la SLS 2.0: l’upgrade de la Source de Lumière Suisse SLS peut avoir lieu. Le financement est assuré dans le cadre du message FRI 2021-2024 approuvé à la mi-décembre.

L’upgrade prévu de la Source de Lumière Suisse SLS doit être préparé dès maintenant. Pour relever les défis de la recherche de l’avenir, Alun Ashton estime la quantité de données que les futures expériences produiront.

La deuxième ligne de faisceau est en train d’être mise en service au SwissFEL, le laser à rayons X à électrons libres de l’Institut Paul Scherrer PSI. Baptisée Athos, elle devrait permettre aux chercheurs de comprendre le fonctionnement des catalyseurs et le rôle de certaines biomolécules dans le déclenchement de maladies génétiques.

En 2013, lors de la construction du SwissFEL, quelque cinq hectares de forêt ont été défrichés et réaménagés afin de servir de nouvel habitat pour la faune et la flore. Des biologistes et des ingénieurs forestiers viennent de tirer un bilan intermédiaire du succès de ce projet de renaturation. Et ils sont enthousiastes.

Au PSI, des chercheurs passent au crible des fragments de molécules pour voir si ces derniers se lient à certaines protéines importantes du coronavirus SARS-CoV-2 afin de les neutraliser. A partir de ces informations, ils espèrent trouver une réponse sur le profil potentiel d’un médicament efficace.

La Source de Lumière Suisse SLS doit faire l’objet d’une mise à jour afin qu’elle puisse aussi permettre une recherche d’excellence au cours des prochaine décennies. Dans cette interview, Hans Braun, chef du projet SLS 2.0, explique en quoi consiste cet upgrade.

A l’Institut Paul Scherrer PSI, des chercheurs ont scruté l’intérieur d’un matériau prometteur pour les diodes organiques électroluminescentes (OLED). Leurs conclusions contribueront au développement de matériaux électroluminescents à très bon rendement lumineux et peu coûteux à la fabrication.

La nouvelle ligne de faisceaux à rayons X au laser à électrons libres SwissFEL du PSI sera bientôt opérationnelle. En décembre, Athos a fourni pour la première fois de la lumière laser, même plus tôt que prévu, à la grande joie des chercheurs en charge de sa construction.

Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer PSI simulent et modélisent de grandes installations de recherche, mais aussi certaines expériences, par exemple en sciences des matériaux et en sciences de la vie. Andreas Adelmann, chef du Laboratoire de simulation et modélisation, explique comment ils procèdent.

En combinant théorie, modélisation et calculs à haute performance, les chercheurs du Laboratoire de simulation et modélisation de l’Institut Paul Scherrer PSI résolvent les problèmes les plus complexes. De puissants ordinateurs leur permettent de simuler aussi bien les molécules les plus minuscules que les grandes installations de recherche.

Les analyses de structures minuscules aux grandes installations de recherche du PSI engendrent d’énormes volumes de données. Au Centre suisse de calcul scientifique CSCS, sis à Lugano, les données sont archivées et les chercheurs utilisent le superordinateur du lieu pour leurs simulations et leurs modélisations. 

Au cours des prochaines années, la Source de Lumière Suisse SLS fera l’objet d’un upgrade: la SLS 2.0. Cette transformation rendue possible par de la technologie dernier cri donnera une grande installation de recherche à la hauteur des besoins des chercheurs pour les prochaines décennies.

Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer PSI ont filmé une machine moléculaire en mouvement grâce à la Source de Lumière Suisse SLS, et ainsi révélé comment fonctionne la production d’énergie au niveau des cellules membranaires. Ils ont développé à cet effet une nouvelle méthode qui pourrait permettre des succès inédits dans l’analyse des processus cellulaires.

Une prestigieuse bourse de l’Union européenne a été décernée à une équipe incluant trois chercheurs du Domaine des EPF. Les scientifiques ont reçu aujourd’hui le contrat signé de l’UE qui confirme ce financement exceptionnellement important de 14 millions d’euros. Ce montant va leur permettre d’étudier certains effets quantiques qui pourraient constituer l’épine dorsale de l’électronique du futur.

Comment fonctionnent les cellules solaires à colorant? Et que se cache-t-il derrière la brillance des nouveaux écrans de smartphones? Les impulsions ultracourtes de rayons X du SwissFEL lèvent le voile sur les réactions qui se jouent au cœur de ces dispositifs et devraient rendre les appareils plus efficaces et meilleur marché.

L'industrie de l'électronique attend d'un nouveau type de transistor de puissance en nitrure de gallium qu'il offre des avantages considérables par rapport aux transistors à haute fréquence qui sont utilisés aujourd'hui. Mais de nombreuses propriétés fondamentales du matériau ne sont pas encore connues. Pour la première fois, des chercheurs du PSI ont visionné un flux d'électrons dans le transistor en question. Pour ce faire, ils ont utilisé une des meilleures sources de rayons X mous au monde, qui se trouve à la Source de Lumière Suisse SLS du PSI.

Par rapport aux modèles actuels, les mémoires informatiques fabriquées à partir de certains matériaux novateurs devraient permettre d'enregistrer les informations beaucoup plus rapidement et dans un espace plus restreint, en consommant nettement moins d'énergie. Les séquences filmées au moyen du laser à rayons X montrent ce qui se passe au cœur de ces mémoires informatiques potentielles et comment optimiser les processus au cours desquels le matériau commute entre deux états.

Les chercheurs du PSI veulent utiliser le laser à rayons X SwissFEL pour réaliser des films qui présenteront des biomolécules en action. Ces productions montreront comment fonctionne notre œil ou quel est le mode d’action de nouveaux médicaments.

Les méticuleuses années de planification et de construction ont porté leurs fruits: la première expérience conduite à la nouvelle grande installation de recherche de l’Institut Paul Scherrer PSI, le laser à rayons X à électrons libres SwissFEL, a été un succès. Ce faisant, deux objectifs ont été atteints: d’un côté l’obtention d’un nouveau résultat scientifique, de l’autre une optimisation de l’interaction entre les nombreux composants de cette installation extrêmement complexe.

Un laser à rayons X à électrons libres permet d'observer certains processus extrêmement rapides. Les premières expériences pilotes au laser suisse à rayons X à électrons libres SwissFEL auront lieu au PSI fin 2017. Deux articles récemment parus dans les revues spécialisées Science et Nature Communications mettent en évidence l'excellence scientifique que de telles installations rendent possible. Les travaux ont été conduits au laser à rayons X à électrons libres LCLS en Californie. Entre-temps, deux des principaux auteurs de ces publications ont intégré le PSI en tant que scientifiques pour contribuer par leur expérience au développement du SwissFEL.