Les activités de recherche du Laboratoire de Physique des Solides couvrent un champ plus large que son intitulé ne pourrait le laisser penser.

En tant qu’unité mixte de recherche CNRS-Université Paris Sud, le laboratoire a des missions plurielles : approfondissement et développement de connaissances, formation par et pour la recherche, valorisation des résultats de la recherche et diffusion de l’information scientifique et technique. Le point fort du laboratoire est sa contribution à la recherche fondamentale en matière condensée, matière dure et matière molle. 

La recherche au LPS 

La recherche au LPS est structurée selon trois axes principaux impliquant un nombre de chercheurs à peu près équivalent : Nouveaux états électroniques de la matière, Phénomènes physiques aux dimensions réduites, Matière molle et interface physique-biologie.

Dans le premier axe, Nouveaux états électroniques de la matière,  sont regroupées des études tant expérimentales que théoriques ayant trait aux systèmes quantiques et corrélés. C’est un domaine particulièrement actif depuis de nombreuses années. Sa vitalité tient à la découverte régulière de nouveaux systèmes aux propriétés inattendues ouvrant parfois la voie à des applications prometteuses. Le LPS a apporté des contributions notables, principalement sur les aspects fondamentaux de la physique de ces systèmes. Certains développements récents s’appuient sur de fortes interactions avec les laboratoires voisins du Plateau de Saclay.

Dans le deuxième axe, Phénomènes physiques aux dimensions réduites, se retrouvent les activités relevant au sens large des « nanosciences ». Elles sont ici abordées du point de vue des propriétés fondamentales, lorsque les dimensions d’un objet deviennent aussi petites que certaines distances caractéristiques (longueur de cohérence, libre parcours moyen, ...). Trois principaux domaines de recherche sont développés: la structure et les propriétés électroniques ou dynamique des nano-objets, le nano-magnétisme et le transport cohérent à l'échelle mésoscopique. En nano-sciences, l’élaboration, la structuration, la caractérisation et l’étude des échantillons font appel à des techniques expérimentales spécifiques. Si certaines sont présentes au laboratoire, l’apport des grands instruments, des centrales de nanotechnologie et des plateformes est essentiel.

Dans le troisième axe, Matière molle et interface physique-biologie, les objets d’étude vont des systèmes complexes aux tissus vivants, cellules, virus ou ADN, des cristaux liquides aux mousses, en passant par les polymères ou les nanoparticules. Ces études physiques se situent à l’interface avec la physico-chimie et la biologie, les systèmes sont souvent régis par un grand nombre d'interactions conduisant à des phénomènes coopératifs et un comportement macroscopique complexe. Elles nécessitent le développement de méthodes expérimentales innovantes et diverses, certaines conçues au laboratoire, appuyées par des approches théoriques et des simulations numériques. Au-delà des aspects fondamentaux, les activités scientifiques dans ce domaine sont parfois liées à des applications industrielles dans des domaines aussi variés que la mise en forme des aliments, la pétrochimie, les applications cosmétiques ou médicales.

Le groupe théorie du LPS développe de nombreux thèmes de recherche au sein des trois axes du laboratoire, éventuellement en relation avec les expérimentateurs. Le groupe a aussi quelques activités propres, sur des problématiques nouvelles, qui dépassent les limites des axes. C’est le cas par exemple du «graphène artificiel», réseau d'atomes ultrafroids qui peut être déformé à volonté, et où a été observée la fusion des  cônes de Dirac prédite et modélisée au LPS.

L’enseignement, un enjeu pour le LPS

Le laboratoire de Physique des Solides participe activement, par ses enseignants-chercheurs, aux divers enseignements à tous les niveaux de la Licence et des Masters de la faculté des sciences d’Orsay, mais aussi aux enseignements de grandes écoles et de Masters qui forment de futurs chercheurs universitaires et de futurs cadres techniques de l’industrie. De nombreux  enseignants chercheurs du LPS ont une responsabilité de formation au niveau des L2, L3,  M1 et M2 de l’Université et dans différentes formations d’Ingénieurs.

Parmi les chercheurs CNRS, nombreux sont ceux qui participent à l’enseignement, à l’Université ou dans des écoles d’ingénieurs et/ou à des actions de formation continue. Les chercheurs, enseignants-chercheurs et ingénieurs contribuent activement à l’organisation des écoles doctorales, d’écoles, workshops, nationaux et internationaux. Les contributions à l’enseignement spécialisé dans des écoles et workshops sont aussi très nombreuses.

 

    Retrouvez les experts de l’Année de la Lumière du laboratoire de physique des solides (LPS) dans le Programme Année de la lumière à l’Université Paris-Saclay