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L'objectif de ce projet est d'apporter une contribution révolutionnaire à la recherche fondamentale en utilisant la spectromicroscopie de rayons X sur des surfaces et des interfaces de matériaux multiferroïques pour de nouvelles technologies de l'énergie.
La spintronique apparaît comme une alternative fantastique aux technologies CMOS en raison de la dissipation d'énergie plus faible dans les processus magnétiques. La multiferroïcité, dans laquelle l'état magnétique peut être commandé par un champ électrique, constitue une solution prometteuse pour les dispositifs spintroniques à faible consommation. La maîtrise, la connaissance et l'optimisation de matériaux magnéto-électriques de l'échelle atomique à l'échelle mésoscopique ont donc une grande pertinence. L'analyse spectroscopique et chimique, combinée à une résolution spatiale et temporelle pour mettre en lumière des corrélations, constitue un besoin urgent de mieux comprendre ces matériaux.
La microscopie d'émission de photoélectrons stimulée par rayons X (XPEEM) à haute transmission et pleinement filtrée en énergie répond à tous ces critères. Avec le MesoXcope, l'imagerie simultanée de la structure chimique et électronique dans l'espace réel et réciproque à l'échelle submicronique devient possible (voir Fig. 1).
Ce projet, dirigé par Nicolas Barrett du SPCSI au CEA, nécessite l'acquisition et la mise en œuvre d'un dispositif expérimental innovant, optimisé pour les études spectroscopiques, appelé MesoXcope. La résolution excellente d'un point de vue énergétique, spatial et du vecteur d'onde contribuera également à d'autres domaines de recherche.
L'accent initial de la recherche sera mis sur les matériaux présentant des propriétés électriques, électroniques et magnétiques innovantes, souvent avec des degrés élevés de corrélation, tels que les photovoltaïques, les supraconducteurs, les ferroélectriques et les multiferroïques. Cette organisation devrait stimuler des analyses complémentaires utilisant d'autres techniques de pointe sur les mêmes systèmes. Le potentiel ultime du MesoXcope sera atteint par d'importantes campagnes de rayonnement synchrotron, avec une priorité donnée à l'exploitation du synchrotron SOLEIL. Le temps de faisceau devra faire l’objet de demandes d’attribution au moyen de soumissions de projets expérimentaux auprès des comités appropriés du programme. Grâce aux campagnes de mesures effectuées avec un prototype du MesoXcope à l'ESRF, à BESSY, à l'ELETTRA et à SOLEIL, les partenaires disposent déjà d'une expertise considérable dans de telles opérations, avec un temps d'installation pouvant descendre jusqu'à 24 heures. Nous notons que les travaux étendus, avec des sources de laboratoire haute intensité, seront essentiels pour un retour optimal des expériences de rayonnement synchrotron.
Le MesoXcope sera exploité par le consortium scientifique qui garantira l'accès aux utilisateurs d'une large communauté scientifique. L'assistance aux utilisateurs pour les études en laboratoire et sous rayonnement synchrotron sera fournie par le consortium MesoXcopy. Les partenaires majeurs du consortium seront les premiers bénéficiaires de ce temps utilisateur. Le consortium mettra également à disposition une plateforme de formation des jeunes chercheurs à l'utilisation du MesoXcope, ce qui étendra durablement la communauté des utilisateurs.