Recherche sur les matériaux
Rendre possible l'impossible
L'utilisation de matériaux multiferroïques devrait ouvrir la voie vers des ordinateurs plus économes en énergie. Avec eux, il suffirait en effet d'un champ électrique pour assurer le stockage magnétique des données. Des chercheurs du PSI viennent de rendre un matériau de ce genre utilisable aux températures de fonctionnement d'un ordinateur.
Vers de nouveaux transistors de puissance
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.
Faire toute la lumière sur les biomolécules et certains processus ultra-rapides
Le 16 mai a été déclaré Journée internationale de la Lumière. Au PSI, l'exploitation de la lumière permet à la recherche de réaliser des progrès dans le domaine de la biologie et de la pharmacie. Elle sert aussi à développer de nouveaux matériaux pour le stockage de données et de nouvelles technologies médicales.
Des nanoaimants pour produire du courant électrique
Oles Sendetskyi, lauréat d'un Founder Fellowship à l'Institut Paul Scherrer PSI, veut utiliser l’inversion de polarité de certains nanoaimants pour développer une source durable de courant électrique pour petits appareils.
Développer de manière ciblée de meilleurs métaux
Helena Van Swygenhoven-Moens étudie la vie intérieure des métaux au sein des grands instruments de recherche du PSI. Car l’industrie horlogère réclame de ressorts miniatures robustes et les ingénieurs de grandes aubes de turbine sans tensions au niveau des matériaux.
Plongée dans un aimant
Pour la première fois, des chercheurs ont réussi à visualiser les directions de l'aimantation dans un objet magnétique tridimensionnel. Les plus petits détails de leur visualisation mesuraient moins d'un dixième de millième de millimètre. Un type de motif exceptionnel est ressorti dans la structure qu'ils ont fait apparaître: des singularités magnétiques appelées points de Bloch, jusque-là connues uniquement en théorie.
Un nanomatériau pour stocker l'énergie solaire: efficace et peu coûteux
Si l'on veut pouvoir stocker l'énergie solaire et éolienne sous forme d'hydrogène, il faut disposer d'électrolyseurs efficaces. A l'avenir, ces appareils devraient être meilleur marché et plus efficaces grâce à un nouveau matériau développé par des chercheurs de l'Institut Paul Scherrer PSI et de l'Empa. Les chercheurs ont également montré comment ce matériau pouvait être produit de manière fiable en grandes quantités. Ils ont aussi démontré son rendement dans une cellule électrolytique technique, le composant principal d'un électrolyseur.
Essence et produit chimique issus de déchets végétaux
En tant que composant de nombreux végétaux, la lignine existe en grandes quantités et pourrait théoriquement être exploitée comme matière première pour la fabrication de carburants et de produits chimiques. Des chercheurs de l'Institut Paul Scherrer PSI et de l'ETH Zurich ont développé une méthode qui permet d'observer en détail les processus qui se jouent lors de la décomposition catalytique de la lignine. Les connaissances ainsi acquises permettront à l'avenir une amélioration ciblée des procédés de fabrication des produits recherchés.
De la poudre de quartz pour la batterie du futur
Des chercheurs en matériaux pour batteries du PSI ont développé une méthode qui leur a permis de faire des découvertes cruciales sur les processus de charge et décharge des batteries lithium-soufre. Cette méthode a révélé par ailleurs que l’addition de poudre de quartz dans la batterie augmentait l’énergie disponible dans cette dernière et réduisait notablement la perte en capacité qui intervient avec le vieillissement.
La radiographie en 3D permet de visualiser les moindres détails d’une puce informatique
Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer PSI ont réalisé des radiographies détaillées en 3D d’une puce informatique usuelle. Dans le cadre de leur expérience, ils ont analysé une petite portion de puce qu’ils avaient préalablement découpée. Durant la mesure, cet échantillon est resté intact. Pour les fabricants, déterminer si la structure de leurs puces est conforme aux normes représente un défi. Ces résultats constituent donc une possibilité d’application importante pour un procédé spécifique de tomographie à rayons X que les chercheurs du PSI développent depuis quelques années.
Conducteur d'électricité ou isolant, au choix
L’oxyde de néodyme-nickel est un matériau qui, suivant la température, est soit un métal, soit un isolant. Cette transition peut être commandée par l’application d’une tension électrique, ce qui fait de ce matériau un candidat potentiel pour les transistors dans les appareils électroniques modernes. Des chercheurs à l’Institut Paul Scherrer PSI ont utilisé un développement perfectionné et sophistiqué de la diffusion de rayons X et réussi à saisir la cause de cette transition: la réorganisation des électrons autour des atomes d’oxygène.
Aux grands instruments de recherche du PSI, les physiciens continuent à réfléchir aux théories du prix Nobel
Cette année, le prix Nobel de physique a été décerné à David Thouless, Duncan Haldane et Michael Kosterlitz. Dans son rapport de synthèse, l’Académie royale des sciences de Suède cite également des expériences menées par Michel Kenzelmann, aujourd’hui responsable de laboratoire au PSI. Avec d’autres chercheurs au PSI, ce physicien continue de mener des expériences sur la base des théories qui sont récompensées aujourd’hui par le prix Nobel.
Des batteries qui durent plus longtemps et se rechargent plus rapidement
Des chercheurs du PSI et de l’ETH Zurich ont développé un procédé simple et bon marché qui permet d’améliorer nettement la performance des batteries lithium-ion. Qu’il s‘agisse de montres, de smartphones, d’ordinateurs ou de voitures, ce procédé permet d’optimiser les batteries pour tous les domaines d’application, car il est modulable en terme de taille. Non seulement l'autonomie est meilleure, mais en plus la recharge se fait plus rapidement.
Une nouvelle particule qui pourrait servir de base à de l’électronique économe en énergie
Le fermion de Weyl, découvert seulement l’an dernier, se déplace pratiquement sans résistance à l’intérieur de certains matériaux. Des chercheurs montrent à présent une voie possible pour l’utiliser dans des composants électroniques.
Cervin miniature
Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer ont produit un grand nombre de maquettes détaillées du Cervin. Chacune d’elles mesure moins d’un dixième de millimètre. Ils démontrent ainsi comment fabriquer en série des objets 3D aussi délicats. Les matériaux qui portent à leur surface de minuscules structures 3D de ce genre présentent souvent des propriétés susceptibles de réduire l’usure de composants mécaniques, par exemple.
L'installation de recherche du Laboratoire chaud
Démarrage de l'enquête publique relative à une actualisation de l'autorisation d'exploitation de l'installation de recherche du Laboratoire chaud de l’Institut Paul Scherrer PSILe Laboratoire chaud de l’Institut Paul Scherrer PSI est une installation au sein de laquelle des chercheurs et chercheuses étudient les matériaux hautement radioactifs dans des enceintes blindées spéciales, également baptisées cellules chaudes. Cette installation est unique en Suisse. Elle sert la recherche appliquée sur les matériaux en analysant des échantillons hautement radioactifs de barreaux de combustibles et de matériaux de structure provenant de centrales nucléaires, de réacteurs de recherche et de l'accélérateur de proton du PSI. Grâce aux travaux du Laboratoire chaud, l’Institut Paul Scherrer contribue ainsi à la sécurité des centrales nucléaires suisses. Près de 32 salariés travaillent au sein de l'infrastructure spécialisée dans les techniques de sécurité et d'analyses du Laboratoire chaud.
La bonne mise en lumière
Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer PSI ont réussi à visualiser de la lumière térahertz grâce à une technologie de caméra disponible dans le commerce. Non seulement ils ouvrent ainsi la voie vers une alternative économique aux procédés en principe utilisés jusqu’ici. Mais ils ont aussi réussi à multiplier par vingt-cinq la résolution de l’image en comparaison. Grâce à ses propriétés particulières, la lumière térahertz est intéressante pour de nombreuses applications. Au PSI, elle sera utilisée dans le cadre des expériences au laser à électrons libres SwissFEL.
De minuscules aimants imitent la vapeur, l’eau et la glace
Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer (PSI) ont créé un matériau artificiel à partir d’un milliard de minuscules aimants. Fait étonnant : il s’avère à présent que les propriétés magnétiques de ce métamatériau changent avec la température de sorte qu’il peut prendre des états différents, semblable à l’eau qui a un état gazeux, un état liquide et un état solide.
A la recherche du plus petit bit
Si l’on veut produire à l’avenir des supports de stockage pour média toujours plus compacts, il faut que les domaines magnétiques à les bits de stockage à soient de plus en plus petits. Mais quelle est la taille minimale d’un tel aimant ? Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer PSI étudient les phénomènes surprenants du nanomagnétisme.
La lumière laser térahertz concentrée à l’extrême
Des chercheurs de l'Institut Paul Scherrer ont réussi à concentrer l'impulsion lumineuse d'un laser térahertz à la limite de ce qu'autorisent les lois de la physique. Cela ouvre une nouvelle voie pour examiner les propriétés des matériaux.