EUROPE & INTERNATIONAL

Équipe : Photonique

Responsable PhLAM : Alexandre KUDLINSKI

Partenaires : Fastlite, Amplitude, InPhyni, Femto-ST, Jenlab, UITM, FAU 

Résumé : Les marchés de la médecine et de l’électronique grand public stimulent la demande pour des lasers femtosecondes (fs) puissants, compacts, de haute qualité et économiques. Ces lasers ultrarapides (UL) sont essentiels en chirurgie ophtalmique, fabrication de stents, post-traitement des pixels OLED et usinage de smartphones. Dans la recherche scientifique, ils sont utilisés pour la microscopie optique non linéaire multimodale, la génération de rayonnement cohérent à haute énergie, la production de faisceaux de particules et l’étude du transfert dynamique de charges dans les matériaux. La concurrence mondiale entre fabricants de UL est donc croissante. Le projet VISUAL vise à renforcer le leadership industriel grâce à une plateforme UL innovante, conçue selon un modèle “design-to-cost”, offrant une versatilité technique inédite. Cette plateforme à haute puissance moyenne délivrera des impulsions ultracourtes à la demande, à des taux de répétition élevés (60 MHz) et avec une large plage spectrale. Elle sera évaluée pour la bio-imagerie et le diagnostic médical sans marquage, l’accélération de particules “on-chip” et la microstructuration avancée de fibres et verre. VISUAL ouvre ainsi de nouvelles perspectives pour des applications scientifiques, médicales et industrielles polyvalentes.

Équipe : Photonique

Responsable PhLAM : Saliya COULIBALY

Partenaires : Université du Chili (Santiago)

Résumé : Le LAI ALMA a pour ambition de révolutionner la prévision des événements extrêmes grâce aux avancées en matière d’intelligence artificielle. En s’appuyant sur des algorithmes d’apprentissage automatique et sur des jeux de données variés, ALMA vise à développer des modèles prédictifs précis capables d’identifier les précurseurs et les mécanismes associés à différents types d’événements extrêmes.

Grâce à une collaboration interdisciplinaire, le projet validera et affinera ces modèles afin d’améliorer la fiabilité des prévisions. À terme, ALMA entend mettre en place des systèmes d’alerte précoce et des outils d’aide à la décision destinés à atténuer les impacts de ces phénomènes et à renforcer la résilience des sociétés.

Les retombées de ce projet visent à apporter une avancée majeure dans la compréhension et la gestion des événements extrêmes imprévisibles et potentiellement catastrophiques à l’échelle mondiale.

Équipe : PMI

Responsable PhLAM : Bertrand CHAZALON

Partenaires : PhLAM (France), University “G. d’Annunzio” of Chieti-Pescara (Italie)

Résumé : Le projet H2CLAIRE vise à développer une nouvelle génération de dispositifs de stockage de l’hydrogène, basée sur l’utilisation d’hydrates de clathrates, une forme cristalline d’eau capable d’encapsuler des molécules de gaz dans des cages moléculaires. Cette technologie offre des avantages considérables en termes de sécurité, de conditions opératoires modérées et de compatibilité environnementale, en particulier pour le stockage stationnaire d’hydrogène ou des applications spatiales. Toutefois, deux verrous majeurs limitent son déploiement : la lenteur cinétique de formation des hydrates et leur capacité de stockage massique expérimentale en hydrogène modérée (~0,5 %), loin des valeurs théoriques attendues (3-4%). H2CLAIRE propose une approche innovante combinant deux stratégies complémentaires de promotion : (i) l’utilisation de nano-émulsions à base d’eau comme accélérateurs cinétiques, développées par le groupe GHF (Université G. d’Annunzio, Italie), et (ii) l’intégration de matériaux à base de graphène comme promoteurs hétérogènes de nucléation. Ces deux leviers visent à améliorer simultanément la vitesse de formation, la stabilité et le taux de remplissage des cages des hydrates en hydrogène. L’objectif global est d’atteindre une capacité de stockage de 3 à 4 % en masse, tout en conservant des conditions de fonctionnement compatibles avec une intégration pratique (T ~280 K, P ~10 MPa).

Équipe : Photonique 

Responsable PhLAM : Alexandre KUDLINSKI

Partenaires : Euro-Bioimaging, Maastricht Univ., Lightcore, Univ. Turku, BF Educational, VRVIS, Univ. Teramo

Résumé : Les stratégies d’agriculture durable sont essentielles face à la croissance de la demande alimentaire mondiale. Les technologies actuelles appliquent les engrais azotés de manière qualitative, mais sans précision, entraînant dispersion de l’azote et pertes écologiques et économiques. Le projet RE-IMAGINE-CROPS propose d’appliquer la biologie végétale fondamentale à la gestion des cultures grâce à des mesures quantitatives in situ aux niveaux tissulaire et cellulaire. Il développera la première technologie portable, multimodale et multi-échelle combinant PET et endoscopie multiphotonique (ME) en temps réel. La PET mesurera les processus métaboliques à l’échelle de centaines de micromètres, guidant le ME pour visualiser les mécanismes fonctionnels au niveau cellulaire. L’objectif est d’adapter précisément la quantité d’engrais en mesurant les voies de signalisation locales et systémiques activées par l’azote. Le projet intègre reconstruction PET en temps réel, modélisation hydrodynamique, optique par fibres et identification multi-échelle. Il offre une résolution spatiale exceptionnelle (0,6 mm à 1 µm) et une cadence de (2 à 10 Hz) grâce au traceur Lifeact-Venus marqué au ⁸⁹Zr. Huit institutions participent, dont EURO-BIOIMAGING ERIC et BFEDU, pour maximiser l’impact scientifique et industriel en Europe. RE-IMAGINE-CROPS pourrait transformer la gestion durable des cultures et soutenir les priorités de l’UE en agriculture.

Équipe : Photonique

Responsable PhLAM : Laurent BIGOT

Partenaires : ISCTE, XLIM, Univ. Valencia, Univ. Stuttgart, IT, DTU, Heraeus, Infinera, The Hebrew University of Jerusalem 

Résumé : MATCH est un réseau de formation doctorale financé par la Commission européenne dans le cadre des actions Marie Skłodowska-Curie MSCA Doctoral Networks 2023, et proposé par un consortium multidisciplinaire et intersectoriel d'experts internationaux.

MATCH oriente la recherche doctorale vers la technologie de la fibre multicœur (MCF) ; MATCH vise à développer une solution de pointe pour adapter les futurs réseaux de communication par fibre optique aux nouvelles capacités d'information, tout en offrant la possibilité de réduire les coûts, de diminuer la consommation d'énergie et de décupler significativement la capacité du réseau.

Équipe : DYSCO

Responsable PhLAM : Abdelmajid TAKI

Partenaires : PhLAM, Lille, France ; Riga Technical University, Lettonie ; Military University of Technology, Pologne, Warsaw University of Technology, Pologne

Résumé : Le projet est dédié à l'élaboration de nouveaux matériaux multifonctionnels pour la photonique non linéaire et les dispositifs térahertz (THz) basse gamme, ainsi qu'au développement de nouvelles applications avancées dans cesdomaines. La mise en place de nouveaux éléments HLC (Liquide Cristal Hybride) se traduira par une transition vers un nouveau niveau de capacités, à savoir :

• les temps de commutation diminueront considérablement et le coût des éléments sera réduit de 30 à 50 %
• création d'éléments et de dispositifs indépendants dans le domaine de l'optoélectronique
• conception de nouveaux dispositifs LC rapides et  efficaces dans la gamme des faibles THz (0,2-0,4 THz)
• de nouvelles stratégies pour les matériaux au-delà du silicium et pour les applications sans puce en mettant en œuvre une nouvelle approche de génération basée sur le bruit de structures spatio-temporelles stables.

Le projet contribuera à des connaissances scientifiques révolutionnaires dans le domaine desnouveaux matériaux pour la photonique optique et THz, qui incluent des nano/microstructures et présentent des performances considérablement améliorées. Les technologies, matériaux et éléments développés peuvent être mis en œuvre pardes entreprises de photonique et de microélectronique, ainsi que par des petites et moyennes entreprises (PME) produisant des éléments photoniques et des dispositifs de contrôle de faisceau pour différentes gammes optiques.

Équipe : DYSCO

Responsable PhLAM : Sierge BIELAWSKI

Partenaires : DESY - DEUTSCHES ELEKTRONEN SYNCHROTRON

Résumé : 

FCA : En 2022, le PhLAM et DESY ont décidé de consolider la collaboration déjà existante, par l’élaboration d’un accord-cadre (Frame Cooperation agreement), entre le CNRS, l’université de Lille et DESY. Ce cadre permet d’entreprendre des projets collaboratifs entre des laboratoires du CNRS et DESY, de façon simplifiée, incluant des financements, utilsation d’équipement, transfert de connaissances, etc. Chaque projet est – techniquement – un Appendice du FCA, définissant les objectifs, déliverables, et moyens mis en oeuvre.  Il faut noter que la portée du FCA va au-delà de la collaboration PhLAM-DESY, et concerne la possibilité de collaborations CNRS et/ou l’Université de Lille et DESY de façon générale.

Appendix 1 : Le premier projet (Appendix 1) a concerné la collaboration PhLAM-DESY, sur le sujet des mesures ultra-rapides, dans le domaine terahertz, par des méthodes photoniques. Ce projet a mené à de nouvelles méthodes d’analyse, permettant la mesure en temps réel de la forme de paquets d’électrons relativistes avec une résolution sous les 200 femtosecondes (en cours d’implémentation sur les lasers à électrons libres FLASH et European XFEL). Une des suites du projet concerne la participation au développement du projet STERN à European XFEL et du projet DARI à HZDR (Dresde).

Équipe : PCMT

Responsable PhLAM : Céline TOUBIN

Partenaires : Laboratory of Environmental Chemistry (Suisse), CEA Saclay (France) 

Résumé : Ce projet repose sur une collaboration forte entre théoriciens et expérimentateurs dans le but de mieux comprendre les processus fondamentaux aux interfaces d’intérêt atmosphérique. La disponibilité des espèces à l’interface est en effet déterminante pour la chimie hétérogène, car elle influence de façon significative la composition de la phase gazeuse et permet également de mettre en évidence les processus limitants. Le cœur du projet réside dans la combinaison de la spectroscopie photoélectronique à rayons X (XPS) avec des simulations à l’échelle moléculaire pour discriminer ces effets. La spectroscopie XPS fournit les informations les plus sélectives chimiquement de la région interfaciale. Les modélisations à l’échelle moléculaire donnent de leur côté des informations à l’échelle nanoscopique sur la distribution des espèces au sein de la particule mais aussi permettent d’obtenir les énergies de liaison des électrons de cœur ou de valence comparables à celles obtenues par la technologie XPS. L’influence de l’état de surface (organisé tel que la glace cristalline à basse température, quasi-liquide ou liquide…) sur l’adsorption et la diffusion des espèces est aussi un facteur qui pourra être étudié.

Équipe : Photonique

Responsable PhLAM : Monika BOUET

Partenaires : PhLAM (France), Institut de Microélectronique et Photonique de Varsovie (Pologne)

Résumé : La modélisation fine de l’indice de réfraction des fibres optiques demeure un enjeu clé pour concevoir de nouvelles architectures photoniques. Malgré les avancées sur les fibres de silice, la maîtrise homogène de faibles contrastes d’indice dans les structures cœur‑gaine reste limitée. Pour dépasser ces contraintes, des procédés alternatifs sont explorés, dont la fabrication par assemblage et empilement de barreaux de silice pure et dopée permettant de reproduire des gradients d’indice complexes. Cette technique de nanostructuration, fondée sur l’approximation de Maxwell‑Garnett, offre une grande liberté géométrique et la possibilité d’introduire des propriétés optiques additionnelles, comme la biréfringence contrôlée. Le projet vise à étendre ce concept de structuration sub‑micronique aux fibres multi‑cœurs, prometteuses pour les technologies photoniques avancées.

Équipe : DYSCO

Responsable PhLAM : Sierge BIELAWSKI

Partenaires : DESY (Hamburg), HZDR (Dresden), KIT (Karlsruhe), PhLAM (LIlle)

Résumé : L’objectif principal est l’exploration de nouvelles méthodes photoniques pour l’enregistrement de signaux ultra-rapides (en particulier dans le domaine Terahertz) en temps réel et en « single-shot ». Une première motivation est un besoin important, chez les utilisateurs des grands intruments de type lasers à électrons libres Terahertz, pour la réalisation d’expériences pompes sonde (techniquement, la réalisation de « peignes de fréquence »). Ce besoin a mené au montage de projets important dans le monde, dont STERN (à European XFEL – qui inclut déjà le CNRS comme partenaire) et le projet DARI (à HZDR/FELBE à Dresde). Cet IRP explorerera les challenges des mesures Terahertz en temps réel, qui sont des points bloquants de ces projets, mais aura également vocation à explorer les mesures ultra-rapides THz de façon générale. En plus de l’accés à des grands instruments majeurs (à European XFEL , FELBE), il permet au PhLAM d’accéder à des expertises et des technologies uniques, comme les systèmes d’imagerie ultra-rapide développées par le Karlsruher Institute of Technology.