Navigation – Plan du site

AccueilNumérosTome IX - n°2VariaUne histoire du « PMC », le labor...

Varia

Une histoire du « PMC », le laboratoire de physique de la matière condensée de l’École polytechnique

A history of the « PMC », the condensed matter physics laboratory of the École polytechnique
Thiên Nga
p. 189-207

Résumés

Au travers de sources inexploitées et en s’appuyant sur de nombreux témoignages, Thiên Nga Lê retrace le parcours d’une structure originale à plus d’un titre, le « PMC » de l’École Polytechnique.

Haut de page

Texte intégral

1Né en 1962, le laboratoire de physique de la matière condensée (PMC) a été créé par Ionel Solomon autour de la physique du spin dans les solides. C’est un laboratoire dont l’évolution a été semblable à celle d’un arbre, avec un noyau initial de chercheurs ayant crû par la formation et l’ajout de ramifications dans différentes directions. Il a connu des variations de contexte économique allant des anciennes périodes fastes aux périodes plus récentes de restriction budgétaire. On verra que ce contexte a des effets qui se répercutent vite sur les conditions de vie des chercheur(e)s, à la fois par les quantités de financement mises en jeu et par la manière dont l’accès à ces financements est organisé. Le laboratoire a connu, en parallèle, les tendances qui se sont manifestées à l’intérieur de ses disciplines – essentiellement physique et chimie – dans leur évolution collective. On examinera plus particulièrement l’effet de la « vague nanosciences » sur l’activité du laboratoire.

En 1962, l’École polytechnique se trouvait encore en plein cœur de Paris, rue Descartes – aujourd’hui, le siège du ministère de l’Enseignement supérieur, de la Recherche et de l’Innovation

© LPLT Wikimedia Commons

2Il est difficile de rendre fidèlement l’histoire d’un tel laboratoire (actuellement d’environ 30 permanents) sur une période de cinquante ans, mais il nous a semblé utile d’en restituer un historique, même partiel, car il est riche en événements illustrant notre propos. Nous avons développé plus largement les exemples relatifs à la jeunesse du laboratoire, car ils installent une tradition qui influence fortement la recherche plus récente. L’objectif, épistémologique, est de se représenter en acte, dans sa dimension temporelle, l’incarnation des traits qui fondent l’activité d’un laboratoire. Nous nous concentrerons, au long de cet historique, sur l’origine des thématiques de recherche, entre hasard et planification, sur la transmission des connaissances et des savoir-faire, sur l’interdisciplinarité, et finalement, sur la manière dont les acteurs ont conjugué la relation entre recherche fondamentale et industrie.

Les fondements du PMC : Ionel Solomon et la RMN, 1962-1974

  • 1 Rapports d’activité (RA) 1962, CNRS.

3En 1962 le laboratoire de physique de la matière condensée est l’un des laboratoires de l’École polytechnique alors sise à Paris, rue Descartes. Au CNRS, dont le laboratoire ne fait à l’origine pas partie, on enregistre sur toute la France 18 unités de physique (hors astronomie et sciences de la Terre)1. Le laboratoire PMC doit sa création au physicien Bernard Grégory. Celui-ci est un brillant spécialiste de physique des particules. Intéressé par le fonctionnement des laboratoires hors de France, il réalise alors qu’il y a, en « physique de la matière », un vide à combler à l’École polytechnique, où il a une chaire, et décide que le laboratoire qui y sera rattaché sera un laboratoire de physique des solides. Ainsi ce laboratoire « Bernard Gregory » donnera naissance au laboratoire PMC que nous connaissons toujours sous cet acronyme.

Professeur à l’École polytechnique au moment de la création du PMC, Bernard Paul Grégory (1919-1977) est ensuite devenu directeur général du CERN (1955-1970), puis du CNRS (1973-1976) et pour finir délégué général à la recherche scientifique et technique avant de disparaître prématurément

© CERN

  • 2 Communication personnelle à Denis Guthleben et Thiên-Nga Lê le 4 juin 2014.
  • 3 Ibid., note 2.

4Ainsi que nous l’avons mentionné, le premier directeur du laboratoire est Ionel Solomon, entouré à l’époque de quatre thésards et d’un technicien. Il a 33 ans et déjà un vécu de scientifique qui a commencé, selon ses dires, à un très jeune âge2, par l’expérience domestique des circuits électriques. Entré à Polytechnique (promotion 1949), il se sent une vocation pour la recherche qui le conduit, deux semaines seulement après son intégration, à travailler dans un laboratoire de l’X, le laboratoire Leprince-Ringuet, au lieu de suivre normalement le cursus de l’École, ne lui consacrant que des heures perdues. À la sortie de l’École, il entre au Commissariat à l’énergie atomique (CEA). Il y croise de grandes personnalités de la physique (Albert Messiah, Jules Horowitz, Claude Bloch). Il se sent immédiatement de plain-pied avec certains aspects de la recherche, tels que le travail d’électronique associé aux chambres à bulles3. Il y rencontre, aussi, Anatole Abragam, auprès duquel il apprend la résonance, au sujet de laquelle il s’exprime ainsi : « La résonance magnétique nucléaire (RMN) à l’époque nécessitait beaucoup d’électronique. Mon point fort. J’ai pu foncer très rapidement et obtenir des tas de choses, c’est mon titre de gloire la RMN. J’ai rencontré Abragam, théoricien à travers qui j’ai appris la résonance dans le service d’Yvon, Il manquait un expérimentateur. Il me dit : « Est-ce que tu voudrais faire des expériences ? » - « C’est mon domaine, ça m’intéresse, j’ai déjà fait des expériences de RMN, j’ai même bricolé un appareil de résonance. »

  • 4 Ionel Solomon, « Relaxation in a system of two spins », Physical Review 99, 1953, p. 959.

5Abragam encourage Solomon à partir aux États-Unis, au Lyman laboratory. Il part donc à Boston, ville où Isidor Rabi, prix Nobel 1944 pour ses travaux sur la résonance magnétique nucléaire, a travaillé ; il y fait ses preuves, rédigeant sa thèse en 1954 et publiant un article théorique encore cité de nos jours4 à propos duquel il dit : « C’est-à-dire que la mécanique quantique était toute neuve. On allait en pays anglo-saxon pour apprendre la mécanique quantique, mais en mathématiques j’étais imbattable. C’est là que j’ai pu les souffler en corrigeant certaines de leurs erreurs. C’est vrai que c’était une belle réussite pour un jeune chercheur de 24 ans de faire un papier international qui est encore cité. »

Ionel Solomon le 1er février 2012, dans son bureau de l’X, lors de l’entretien qu’il a accordé au comité pour l’histoire du CNRS

© Denis Guthleben – CNRS

5
  • 6 Entretien avec Georges Lampel par Thiên-Nga Lê, le 11 septembre 2015.
  • 7 Archives de l’École polytechnique (rapports d’activité 1966-1989).

6Il quitte le laboratoire d’Abragam pour « voler de ses propres ailes »6 avec l’intention d’appliquer la RMN à l’étude non plus des solides isolants, mais des semi-conducteurs, ce qui représente une ambition technique et met à l’honneur ces nouveaux matériaux que sont alors les semi-conducteurs. Au début de l’aventure, Solomon s’installe dans la cave du laboratoire Leprince-Ringuet avec quatre thésards : Maurice Guéron, Daniel Kaplan, Georges Lampel, Bernard Sapoval, et un technicien, Guy Maizeray. S’y ajouteront Daniel Lépine et, un peu plus tard, Claude Weisbuch. L’endroit est propice à l’encadrement des jeunes thésards, que Solomon passe voir quotidiennement pour vérifier l’avancement de leurs travaux ; une grande excitation règne dans l’équipe. « Il suffisait de tourner un bouton pour découvrir un nouveau phénomène ! » confiait Georges Lampel. Le rapport d’activité de 19687 indique bien que « presque toutes les études sont effectuées dans le cadre d’une thèse de doctorat ». En 1969, il y a une personne à la direction, une douzaine de chercheurs et stagiaires et quatre Ingénieurs-techniciens-administratifs (ITA). L’effectif s’est renforcé et il est devenu difficile à Solomon de faire ses propres expériences.

7Il est, à cette époque, l’un des meilleurs électroniciens en France pour la détection de « signaux faibles ». Ainsi, il met au point une série d’amplificateurs à détection synchrone pour le laboratoire, puis participe plus tard avec Thomson à leur commercialisation, ainsi qu’à celle d’appareils de résonance paramagnétique électronique. En fait, parlant de ses choix de recherche mêmes, il s’exprime ainsi : « Les orientations que j’ai prises, c’est-à-dire au début, le fil directeur, si vous voulez en trouver un, eh bien, c’est l’électronique. »

8Du point de vue des matériaux étudiés, les expériences de cette époque ont porté sur des systèmes divers ayant pour point commun de manifester des effets de spin en RMN : Si29 dans la silice ultra pure et dans du silicium, composés du fer, gels de silice. Le silicium est déjà bien étudié, mais c’est le matériau-roi de ces décennies et encore maintenant un modèle pour les physiciens.

Anatole Abragam (à droite, 1914-2011) reçoit en 1982 la prestigieuse médaille Lorentz de l’Académie royale néerlandaise des arts et des sciences

© Institut Lorentz – Université de Leyde

9À PMC, de nouvelles méthodes pour l’étude des semi-conducteurs, structure de bandeset interactions des porteurs à l’intérieur de ces corps vont être inaugurées. Plusieurs événements majeurs illustrent cette période : le pompage optique, l’effet Hall extraordinaire, la recombinaison dépendant du spin et l’interaction spin-helicon.

  • 8 « Nuclear dynamic polarization by optical electronic saturation and optical pumping in semiconducto (...)

10En 1968, Georges Lampel découvre le phénomène de pompage optique dans le silicium8. On connaissait l’« effet Overhauser » : en saturant la population électronique par résonance paramagnétique électronique, si les noyaux sont en interaction hyperfine avec les électrons, on peut obtenir une polarisation des noyaux 2 000 fois plus grande que dans le champ magnétique. Lampel découvre alors qu’en lumière naturelle on peut photocréer des électrons, dépolarisés dans un premier temps, puis polarisés par relaxation croisée. Pendant la première phase de dépolarisation l’effet Overhauser agit de telle sorte que les noyaux portent au total une aimantation très supérieure à celle d’équilibre. Ceci permet d’estimer le temps de persistance du spin. Ce temps est, de manière surprenante, bien supérieur à celui de collision des électrons typique du transport. Il utilise ensuite l’effet Overhauser en lumière polarisée et parvient à une polarisation de 25 % des spins nucléaires, très supérieure à celle d’équilibre, observée indirectement sur les noyaux. C’est un effet spectaculaire. Ainsi, Lampel combine-t-il dans ses expériences les découvertes qu’étaient alors le pompage optique des atomes isolés et la résonance magnétique nucléaire. Il montre la possibilité de « pomper » optiquement les électrons d’un semi-conducteur de la bande de valence à la bande de conduction, alors que les états correspondants sont délocalisés dans tout le cristal. Cette découverte va générer nombre d’expériences dans le monde. On doit citer aussi les travaux de Daniel Lépine sur la recombinaison dépendante du spin. Cet article est souvent mentionné.

  • 9 Paires d’électrons particulières, élément essentiel de la théorie de la supraconductivité.

11Une autre aventure remarquable est celle de l’effet Hall extraordinaire. Il s’agit d’un effet Hall dans un matériau magnétique, dont on sonde les électrons de conduction par résonance magnétique. Solomon raconte cette étude de Jean-Noël Chazalviel, alors thésard (1970), de la manière suivante : « Voilà une expérience qui est géniale ; je pèse mes mots. Vous connaissez la supraconductivité, vous savez comment, pendant trente, quarante ans, ils ont essayé des modèles de supraconductivité jusqu’aux paires d’électrons, les quasiparticules, qui a été la solution. L’effet Hall extraordinaire, cela n’intéresse personne. L’effet Hall à l’intérieur du matériau magnétique. Il doit y avoir des effets Hall. Ça a été mesuré presque en même temps que l’effet Hall. Toutes les explications étaient fausses, les ordres de grandeur ou même le signe ! Avec Chazalviel, on a trouvé la solution, on a fait la théorie et les manips. L’effet Hall dans du fer, c’est un système extrêmement compliqué. Vous ne contrôlez pas les spins qui s’alignent entre eux. L’idée, c’est de fabriquer pour vérifier la théorie, parce qu’elle n’est pas simple. Il faut aller au moins au deuxième ordre pour comprendre. L’idée – et Chazalviel est un expérimentateur hors pair – c’était de fabriquer un matériau qui est comme le ferromagnétique, mais beaucoup plus simple. Alors, on a pris un système où il n’y avait pas tellement d’interactions avec le spin, et on a simulé un ferromagnétique en descendant à basse température (au-dessous de l’hélium) et, dans cette chose-là – il faut mettre des électrodes, des dispositifs divers…–, il a fait les manips et on a trouvé exactement, là, on pouvait tout calculer sans aléas et ajouter le terme qui traînait, et ça a collé très bien. Quarante ans sans comprendre et arrivent des génies qui le font. Ça ressemble un peu aux paires de Cooper9, sauf que l’un est d’une importance capitale – la supraconductivité – et l’autre, personne ne s’en préoccupe. C’est un des exemples qui a été les moins cité, et pourtant, c’était du beau travail. C’est moi qui le dis, mais c’était du beau travail. »

12Enfin on cite l’observation par interaction spin-hélicon de la RMN dans le tellurure de plomb PbTe effectuée par Bernard Sapoval (avant ses concurrents de Bell Lab). Les ondes hélicon se propagent à très basse température dans les semi-conducteurs à mobilité géante comme PbTe. En effet, quand des électrons de très grande mobilité sont en présence d’un grand champ magnétique (et donc d’une grande force de Lorentz) et qu’ils sont soumis au champ électrique d’une onde incidente, ils se déplacent… perpendiculairement à ce champ électrique. Il n’y a donc pas de dissipation et une onde peut se propager à faible atténuation. Le classique « effet de peau », qui interdit la détection de la RMN dans les métaux, est ainsi déjoué.

L’enrichissement et la structuration du laboratoire, 1974-1994

13En 1974 le laboratoire déménage dans les nouveaux locaux de l’École, à Palaiseau. Ionel Solomon, suscitant de l’émotion dans sa hiérarchie, délègue en 1976 ses responsabilités de directeur du PMC à Bernard Sapoval, alors âgé de 38 ans. Il en sera le directeur pendant vingt ans. Sous son impulsion, plusieurs nouvelles thématiques viendront enrichir les domaines de recherche du laboratoire et construire, entre autres, la singulière interdisciplinarité entre physique et chimie du PMC, commune dans les laboratoires de physico-chimie anglo-saxons, mais alors inexistante en France. On pourra apprécier la liberté avec laquelle les orientations du laboratoire seront prises, entre attirance des chercheur(e)s pour tel ou tel sujet et affinités scientifiques entre eux.

Bernard Sapoval (1937-2020) en 2011

© École polytechnique

Anciennes et nouvelles thématiques, 1974-1984

14Après le déménagement, Solomon commence à s’intéresser au silicium amorphe – qui est tel que les liaisons entre atomes sont distordues, et ce de manière irrégulière, par rapport au silicium cristallin et qui est pressenti comme candidat pour la fabrication de cellules photovoltaïques. Un équipement nécessaire à sa fabrication sera mis au point dans le groupe. Il continue à servir quelque quarante ans plus tard. Deux percées importantes ont lieu sur le silicium amorphe hydrogéné : ce matériau se comporte comme un alliage d’hydrogène et de silicium amorphe et on détermine quelques mesures de conductivité électronique perturbées par des atomes de sodium qui migrent aux interfaces.

15Une thématique nouvelle émerge à PMC dans les années 1970 avec le soutien de Sapoval : l’électrochimie, dont les spécialistes étaient, comme son nom l’indique, la plupart du temps des chimistes. Sapoval cite : « Ma formation à l’École de physique et chimie de Paris m’avait en effet donné suffisamment de compétences pour deviner qu’associer la physique des semi-conducteurs à cette discipline un peu en sommeil pourrait permettre des progrès très significatifs. »

  • 10 Entretien avec François Ozanam par Thiên-Nga Lê, le 11 septembre 2014.
  • 11 « A quantitative study of Fermi level pinning at a semiconductor-electrolyte interface », Journal o (...)

16Ce thème, qui perdure jusqu’à nos jours, doit son développement au PMC à Jean-Noël Chazalviel, et cette aventure est contée par un de ces anciens thésards actuellement directeur du laboratoire : François Ozanam10. La venue de Chazalviel à l’électrochimie est « quelque chose d’un peu bizarre […] Ça s’est fait en deux temps. La première chose, et c’est le seul « échec expérimental » que je lui connaisse, est qu’à la suite de l’effet Hall extraordinaire, il s’est mis en tête de refaire des expériences sur le spin des électrons dans des systèmes un peu particuliers comme l’ammoniaque liquide ou l’éthyl-diamine, dans le but de mieux comprendre les électrons dans des liquides, des électrons qu’on dit solvatés, et il pensait que c’étaient des objets intéressants pour faire des manips de résonance, mais c’était d’une difficulté expérimentale considérable. Alors au retour de son post-doc dans le temple de la science de l’époque, les « Bell labs » (1975-76), il a essayé de monter cette expérience d’électrochimie qui était en fait vue comme une machine à produire des objets d’étude. Il m’a dit qu’‘’il en avait bavé’’ et que ça n’avait jamais vraiment bien marché. En fait, c’est la conjonction de ce fait et d’un second qui lui a fait introduire l’électrochimie. Un peu plus tard justement, Solomon est allé à Palo Alto, aux États-Unis (il s’agit du célèbre centre de recherche de Xerox), il a pris un an de congé sabbatique. Il s’est alors lancé dans le photovoltaïque qu’il a rapporté à Polytechnique. Solomon disait alors à Chazalviel : J’ai un nouveau matériau, le silicium amorphe, c’est un matériau formidable, pour le photovoltaïque, c’est l’avenir. Il y a des gens qui font de l’électrochimie avec, mais ils ne comprennent rien. Toi qui fais de l’électrochimie, tu pourrais regarder ça. Tu es sûrement plus malin que les autres… Donc, Chazalviel dit : Pourquoi pas ? Lui qui avait une pensée aiguë et bien organisée, s’est dit : Le Si amorphe est un matériau un peu compliqué. Cumuler les difficultés de l’électrochimie et les effets d’un semi-conducteur désordonné comme le Si amorphe, c’est un peu beaucoup, donc on va le faire, mais d’abord dans le cristallin. On va d’abord faire l’électrolyse du silicium cristallin. C’était vers 1977 et il a publié un premier article11 qui a eu un véritable écho. C’était l’article d’un physicien qui étudie l’électrochimie, qui donnait une vision très physique de l’électrochimie, c’était un regard neuf sur un sujet qui commençait à bouger pas mal. »

L’arrivée de la chimie du solide

17Plus tardivement, à la suite de ses études sur les conducteurs superioniques, Bernard Sapoval recrute Jean-Pierre Boilot et Philippe Colomban, créant ainsi le noyau d’une équipe de chimie du solide. C’était une action de politique scientifique encore possible à cette époque. « J’avais dégagé de mes voyages aux États-Unis la conviction qu’à part de très grandes et très rares découvertes théoriques, le noyau initial de la physique des solides avait souvent été suscité par des percées dans le domaine des matériaux. Même si on l’a oublié, c’est vrai, des semi-conducteurs dans les années 1930. Et c’est bien l’introduction de la chimie du solide au laboratoire qui donne aujourd’hui les recherches sur les nanosciences. »

  • 12 Entretien avec Jean-Pierre Boilot par Thiên-Nga Lê, 16 juillet 2014.

18Boilot est un exemple de chercheur à double formation, ayant marié dans sa thèse sur les électrolytes solides (candidat à la fabrication de batteries « tout-solide ») des activités de production et d’élaboration de monocristaux et céramiques d’oxydes tels que l’alumine à l’ENSCP (« laboratoire Collongues ») et des activités de caractérisation physique au Laboratoire de Physique des Solides (LPS), à Orsay. C’est pourquoi B. Sapoval lui propose de travailler en collaboration avec les physiciens. Il s’agit de comprendre, dans des conducteurs ioniques ou mixtes (électronique-ionique, sulvanite Cu3VS4, les diverses alumines, les nasicons) quels sont les mécanismes de diffusion des ions, les transitions ordre-désordre de conductivité en relation avec la structure, poursuivant ainsi la préoccupation d’étude du désordre déjà présente dans sa thèse12.

19Les débuts de la chimie du solide au laboratoire coïncident avec un renouveau de la RMN, ceci dans l’idée de redévelopper partiellement la recherche autour des matériaux issus de la chimie du solide. La thèse de Dominique Petit sera centrée sur la RMN des superconducteurs ioniques. Pour des questions de personne et de stratégie scientifique, cet aspect ne se développera pas, les RMNistes s’intégrant plus tard au groupe fractal.

Le campus de l’École polytechnique à Palaiseau

© École polytechnique

20Pendant cette décennie, plusieurs résultats significatifs et/ou surprenants sont obtenus :

  • la décroissance géante de la conductibilité électronique de Cu3VS4 (1979). En plongeant un cristal solide dans une solution ionique, sa conductibilité diminue de plusieurs ordres de grandeur ;

  • la découverte du tunnelling de rotation à très basse température des ions NH4+ dans l’alumine  

  • la théorie de la conduction mixte électronique-ionique dans les conducteurs mixtes ;

  • la théorie de la transition anti-ferroélectrique dans l’alumine 

Les années 1984-1994

21Dans cette deuxième moitié du mandat de Bernard Sapoval le laboratoire cristallise une structure en plusieurs groupes proche de celle qu’il connaît actuellement. Tout d’abord, les thèmes datant de la première époque du laboratoire tels que la physique du spin, la physique des semi-conducteurs et le pompage optique s’affirment comme des constantes. L’électrochimie et chimie du solide se développent. Enfin, le groupe de physique des fractales, plus tard physique de l’irrégularité, est créé par Sapoval. Il se développera rapidement, puisque le laboratoire est maintenant rattaché au CNRS à la commission Désordre.

22Durant cette décennie les deux plus anciens groupes du laboratoire, ceux de Solomon et Lampel, augmentent leur activité. Le groupe d’Ionel Solomon revient, après l’expérience industrielle des photopiles, à l’étude des matériaux amorphes obtenus par décharge luminescente dans lequel ses membres étudient le piégeage des porteurs photo-créés. La physique des semi-conducteurs se développe de manière régulière. Le pompage optique connaît aussi des développements associés. Une activité naît autour des « électrons chauds » : il s’agit d’électrons dans les semi-conducteurs ayant acquis une énergie cinétique importante par rapport à l’énergie thermique kT sous fort champ électrique. On découvre également comment « sortir » les électrons pompés du semi-conducteur pour les étudier. On observe ensuite, dans le groupe de Lampel, ce tunneling vers le vide d’électrons émis par des puits quantiques et des super réseaux de Ga1-xAsx-GaAs. L’un des objectifs, réalisé, est de fabriquer des sources d’électrons polarisés pour la physique des hautes énergies. Pour ce faire, se développe une activité d’étude des surfaces et de dynamique des électrons dans les semi-conducteurs observés par photoémission. Les techniques physiques utilisées sont nombreuses : transport photo-induit, photoluminescence, spectroscopie de photoémission, mesure de spins d’électrons dans le vide par la diffusion de Mott, spectroscopie infrarouge (IR), rayons X, RMN et RPE. Ces techniques permettent finalement de faire de la physique des surfaces, limites d’un matériau massif avec le vide ou un liquide, mais aussi de microstructures déposées ou de couches submicroniques.

  • 13 Entretien avec François Ozanam par Thiên-Nga Lê, le 11 septembre 2014.

23L’électrochimie s’affirme comme discipline physique avec la découverte de l’effet d’accumulation électronique géante à l’interface semi-conducteur-électrolyte. Comme le raconte F. Ozanam, avec le dispositif associé à cette expérience, « on est dans un système où on ne peut pas faire passer de courant. En système électrochimique, le courant peut circuler dans le semi-conducteur, mais dans l’électrolyte, il doit circuler aussi. Et pour circuler, il faut qu’on fasse des réactions, parce qu’il faut pouvoir échanger des charges entre le solide et le liquide, donc il faut provoquer des réactions. On peut aussi se mettre dans des conditions où il n’y a pas de réaction possible. À ce moment-là, ça veut dire que, si on polarise le système, toutes les charges tendent à s’accumuler à l’interface et donc, par exemple, les électrons qui pourraient circuler vers l’électrolyte ne peuvent pas subir de réaction et s’accumulent à l’interface. C’est un peu une curiosité scientifique, sauf que, à la même époque, en physique des semi-conducteurs, on s’occupait de couches électroniques. Ça permettait de faire des dispositifs et on étudiait le transport dans ces couches d’accumulation. On a réalisé qu’on pouvait tout aussi bien étudier ses couches d’accumulation, qui avaient des densités de porteurs bien plus élevées. »13

  • 14 Il est possible, dit J.-P. Boilot, de poser une rose sur une plaque d’aérogel lui-même sur un bec b (...)

24La branche Chimie du solide connaît un tournant important, car le début de son activité au PMC a convaincu Jean-Pierre Boilot de partir à la recherche de nouvelles thématiques. Il décide de fabriquer des oxydes par d’autres voies. « Nous avons développé à PMC, pendant une vingtaine d’années, des techniques de chimie douce qui ont consisté à élaborer des matériaux à base d’oxydes, au voisinage de la température ambiante, à partir de précurseurs moléculaires en solution. Lors de la première étape (1985-1990), nous avons étudié la physico-chimie de la polymérisation sol – gel dans le cas de la silice. Jacques Livage était alors le seul chimiste en France à s’intéresser à cette thématique avec les gels d’oxyde de vanadium. Notre étude complète de l’hydrolyse – condensation des molécules de tétraéthoxysilane (TEOS) – a fourni un modèle de référence pour la polymérisation inorganique. Quatre phases ont été mises en évidence : hydrolyse, condensation, agrégation et gélification. En milieu acide, l’hydrolyse du TEOS est instantanée et quasiment complète. L’étape de condensation forme de petites unités polyédriques d’une dizaine d’atomes de silicium. À cette étape succède une phase de croissance d’amas fractals dans la solution, suivie à la fois par RMN et par diffusion des rayons X aux petits angles. La dimension fractale observée (voisine de 2) et la cinétique de croissance peuvent s’expliquer par un mécanisme d’agrégation amas-amas contrôlé par une réactivité préférentielle sur les sites externes des amas. Finalement, la gélification se produit lorsque les amas ainsi formés occupent l’ensemble du volume disponible. La détermination des exposants critiques viscoélastiques à la gélification a montré que l’analogie proposée par de Gennes entre les propriétés rhéologiques d’un gel et le comportement électrique d’un réseau aléatoire de conducteurs décrivait correctement la transition au voisinage immédiat du point de gel. Ces recherches, par nature pluridisciplinaires, ont été effectuées en relation étroite avec le groupe de physique des fractales (B. Sapoval). À partir de ce gel de silice, il faut passer au solide en éliminant par séchage le solvant emprisonné (eau et alcool), ce qui peut donner différents matériaux, En particulier, si l’on veut sécher en conservant la structure ouverte du gel et obtenir un aérogel, il faut le faire en autoclave, au-dessus du point critique du solvant, pour éviter la contraction du gel par les forces capillaires (annulation de la tension superficielle). Le matériau obtenu est transparent et très poreux (jusqu’à 95-97 % de porosité), il est 100 fois plus isolant thermique que le verre, et cinq fois plus que l’air14. La structure et les propriétés de bouclier thermique de ces aérogels ont été décrites en utilisant le concept de fractale étudié par le groupe Irrégularité de PMC. »

25Pendant cette décennie se développe une thématique entièrement nouvelle, la physique des fractales, devenue plus tard la physique de l’irrégularité. À la question : peut-on préciser les nuances entre les termes fractales, désordre, irrégularité ? B. Sapoval répond : « Fractales, c’est un terme de mathématiques qui décrit des géométries qui sont les mêmes quand on les regarde à différentes échelles. Vous prenez un objet, vous prenez une loupe et vous voyez de près le même type de formes. C’est Benoît Mandelbrot qui a reconnu l’existence de ce type d’invariance dite invariance d’échelle dans beaucoup d’objets naturels. Ces objets sont innombrables, montagnes rocheuses, nuages, côte de la Bretagne, bassins fluviaux, arborescences. Cette invariance d’échelle avait déjà été observée par les physiciens dans des conditions très restrictives : les transitions de phase du second ordre comme la transition ferromagnétique-paramagnétique au point de Curie. Mais cette invariance n’apparaissait que près des transitions entre l’ordre et justement le désordre. Le génie de Mandelbrot est d’avoir associé ces objets naturels à des structures mathématiques réputées obscures qui exhibaient elles aussi des invariances d’échelle. Or, parmi ces structures, nombre d’entre elles sont issues de phénomènes aléatoires, du hasard. C’est là qu’est le rapport entre désordre et fractales. D’où l’idée que l’on pouvait peut-être comprendre le comportement de ces objets en les assimilant à des fractales simples. On pouvait peut-être ainsi, à l’aide des notions de fractales, comprendre les propriétés de ces systèmes de systèmes désordonnés de forme complexe. Cette intuition s’est révélée très fructueuse. Nous avons ainsi, avec Michel Rosso et Jean-François Gouyet, mis en évidence la structure fractale d’un front de diffusion (structure d’une soudure) ou du front d’invasion d’un liquide dans un matériau poreux. Nous avons également indiqué que cette structure était en réalité liée au phénomène de percolation. Ce nouvel aspect s’est avéré très riche. J’ai aussi réalisé la première observation des modes de vibration d’un tambour fractal, et notamment l’existence de modes dits localisés. Cette découverte a été saluée d’un article rédactionnel dans le magazine Science. La question qui me hantait était la suivante : on savait que les bons résonateurs, ceux qui dissipent peu l’énergie, étaient des objets réguliers. Qu’en était-il des objets fractals ? Ils seraient peut-être de très mauvais résonateurs, c’est-à-dire des dissipateurs d’énergie très efficaces. Et peut-être est-ce pour cette même raison que nous observons que la côte de Bretagne est fractale, car ainsi, elle absorberait bien l’énergie des vagues. L’érosion en serait alors affaiblie et c’est peut-être pourquoi nous l’observons. Et là deux perspectives :

  • les cavités acoustiques fractales, qui ont donné lieu à des expériences et à des calculs de l’absorption d’énergie acoustique confirmant leur intérêt. La suite est le mur anti-bruit ;

  • le calcul de l’évolution d’un rivage, qui, quand il devient rugueux sous l’effet de son irrégularité, diminue la force érosive. Le résultat est que l’érosion s’arrête sur un rivage fractal de dimension fractale égale à 4/3. Et cette dimension est celle de l’extérieur dit “accessible” de l’amas de percolation). Cette découverte, première interprétation de l’existence des côtes fractales, a été saluée par un article rédactionnel de l’éditeur en chef de Nature Magazine. »

26Pour conclure la description de cette période, il faut noter que, pendant ces années, certaines activités ont disparu : la recherche sur les super-conducteurs ioniques, comme nous l’avons vu, mais aussi la résonance paramagnétisme électronique dans les semi-conducteurs. L’activité semi-conducteurs, en général, a décru. Elle ne représente plus maintenant que 25 % de l’activité.

Aventures industrielles

  • 15 Entretien avec Ionel Solomon par Denis Guthleben, le 1er février 2012, voir retranscription en lign (...)

27Dans les années 1970-1990, la première relation industrielle du laboratoire est la création de la société Solems par Ionel Solomon, qui raconte ainsi les débuts de son expérience15 : « J’ai toujours travaillé dans le domaine de la physique fondamentale ̶ la résonance magnétique, puis les matériaux et plus spécialement, les semi-conducteurs. Alors que je m’engageais dans la voie du photovoltaïque par le biais du silicium amorphe, je me suis rendu compte que l’énergie solaire, et en particulier le photovoltaïque, était perçue comme une curiosité scientifique et qu’aucune industrie ne prenait cela au sérieux. Pour défendre nos idées nous avons voulu créer quelque chose. Nous n’avions peur de rien et, puisqu’il n’y avait pas d’industriels pour nous soutenir, nous avons décidé de faire cela nous-mêmes, avec un laboratoire CNRS de base. »

28Cette aventure demandera cependant un investissement personnel considérable, Solomon qualifiant les cinq premières années d’existence de l’entreprise, de 1981 à 1986, de « parenthèse industrielle de cinq ans » dans sa carrière. L’entreprise vivra de subsides de groupes industriels français et de l’Europe. « Nous étions fiers d’avoir créé des emplois, mais nous restions lucides : il y avait peu de chance que Solems débouche réellement. De plus, si la France ne croyait pas au photovoltaïque, de sérieux concurrents japonais – Sony, Fuji... – commençaient également à produire des panneaux solaires de silicium amorphe. » La société ne parviendra pas à atteindre la production de masse, mais elle demeure présente auprès d’industriels du photovoltaïque pour son expertise.

29Boilot s’exprime ainsi : « À partir de la croissance en solution de polymères sol-gel, nous avons réalisé une large gamme de matériaux amorphes transparents dans le visible. Par exemple, on pouvait facilement déposer des films à base de silice par des techniques de centrifugation ou de tirage en solution sur des substrats de verre ou de plastique. Ces films avaient de quelques nanomètres à quelques microns d’épaisseur et leurs applications potentielles en optique ont favorisé nos relations avec les industriels. Par exemple, les revêtements anti-abrasifs sur les verres de lunettes Essilor sont obtenus par des dépôts sol-gel successifs sur des verres organiques […] La collaboration avec Essilor a débuté en 1994, à la suite d’un simple contact téléphonique. Depuis, notre groupe a eu le financement de cinq ou six thèses Cifre et le recrutement de trois thésards. Cette collaboration se poursuit sur des sujets divers depuis vingt ans. [Cela vous a conduit à étudier les propriétés optiques des matériaux…] Oui, le procédé d’élaboration par polymérisation sol-gel étant compatible avec le domaine de stabilité thermique des espèces moléculaires, nous avons pu inclure des molécules organiques dans ces matrices et réaliser de nouveaux matériaux (travail de Frédéric Chaput), en particulier pour des applications en optique. L’originalité de notre démarche a résidé dans la compréhension et la maîtrise des interactions entre le système moléculaire “invité” et la matrice “hôte” pour contrôler les propriétés. En collaboration avec l’institut d’optique (groupe A. Brun et Y. Lévy), nous avons développé un ensemble de matériaux pour l’émission de lumière (lasers accordables “tout solide”, diodes électroluminescentes) et pour la gestion de la lumière (matériaux photochromiques, matériaux pour l’optique non linéaire, matériaux pour le stockage optique de l’information). Ces études ont nécessité un important travail de synthèse organique (travail de Khalid Lahlil) pour la réalisation de précurseurs fonctionnalisés originaux. »L’aventure de B. Sapoval, à laquelle a participé M. Filoche, et de son mur antibruit fractal a pour origine non pas les performances d’un matériau, mais celles d’une forme. C’est le lien entre une géométrie qu’il connaît et les propriétés qu’elle induit. Elle est un exemple de réalisation réussie, mais qui, pour des questions de marché, ne sera pas transformée en production régulière : « Les contacts industriels sont difficiles pour des raisons tout à fait normales : il faut toucher les dirigeants qui sont responsables de l’avenir. Je peux vous donner l’exemple de Bouygues. J’ai eu la chance d’avoir un bon contact. Le directeur de la recherche de Colas, filiale de Bouygues, a pris l’affaire en main. Ils ont financé et ont réalisé le projet qui n’a pas rapporté commercialement, car trop cher à construire et donc peu compétitif sur un marché qui privilégie le prix aux performances. Un indice montre la performance : le premier prototype du mur antibruit fractal présentait une amélioration de 6 Db par rapport au meilleur mur sur le marché à cette époque-là. En tout cas, l’apparition du mur fractal sur le marché a entraîné la modification de la norme européenne de qualification des performances des murs acoustiques. »

30La curiosité et l’intérêt pour le monde industriel semblent s’être conjugués de manière naturelle avec la recherche pour certains membres du laboratoire. Citons ainsi les évolutions industrielles ou mixtes de chercheurs issus de PMC :

  • Claude Weisbuch, élève de Lampel, parti de PMC, a effectué plusieurs séjours aux États-Unis, puis a fait carrière successivement à Saint-Gobain, à Thomson. Il a été directeur scientifique de la Délégation générale pour l’armement, avant de revenir à PMC. Il est membre de l’Académie des technologies ;

  • Daniel Kaplan, spécialiste des propriétés électroniques des semi-conducteurs, a travaillé chez Thomson dès 1972 et dirigé son laboratoire central de recherche avant de créer deux entreprises. Il est membre de l’Académie des sciences et de celle des technologies ;

  • Hervé Arribart, élève de Sapoval, a fait carrière chez Saint-Gobain, créé le laboratoire mixte Saint-Gobain-CNRS et est devenu directeur scientifique dans cette entreprise. Lui aussi est membre de l’Académie des technologies.

31Tous ces chercheurs mettent en avant la simplicité avec laquelle ils se sont glissés dans le monde de la recherche industrielle. Peut-être faut-il rappeler le rôle facilitateur des directeurs successifs du laboratoire pour les investissements industriels des chercheurs. Car l’industrie peut avoir des urgences différentes de celles de la recherche et, dans ces situations-là, le soutien du directeur est essentiel. Avec le recul, B. Sapoval reste convaincu qu’il manque en France de personnes comme C. Weisbuch ayant non seulement la volonté de faire aboutir leur projet d’application, mais aussi une culture du marché industriel : « En France, on a du mal à passer aux applications. On fait des nanosciences parce que les Américains font des nanosciences. La grande différence est qu’aux États-Unis tout est fait pour que les applications aboutissent, que cela marche réellement. Il faudrait, parmi nos décideurs scientifiques, plus de gens avec une double formation : des gens qui savent ce qu’est un projet industriel et ses conditions de réussite sur le marché et qui manifestent la qualité, très rare, de discerner ce qui dans le fondamental peut être appliqué. »

Les vingt dernières années : 1994-2014

32Pour les deux décennies suivantes, deux directeurs sont successivement nommés : M. Rosso effectue son mandat de 1994 à 2005, puis F. Ozanam prend la relève jusqu’à 2015, quand Mathis Plapp est nommé directeur à son tour. En 1994 le laboratoire affiche une structure très proche de ce qu’il a actuellement. Une modification mineure, l’activité photovoltaïque fusionne avec l’électrochimie lors de la prise de retraite de Solomon. La « physique des semi-conducteurs » devient « électrons, photons, surfaces ». Il reste alors les quatre groupes que nous connaissons actuellement : électrons, photons, surfaces ; électrochimie et couches minces ; chimie du solide ; physique de l’irrégularité.

La nouvelle génération : thématiques par groupes

© École polytechnique

33Le groupe Électrons-photons-surfaces (EPS) est celui qui a davantage hérité des thématiques anciennes du laboratoire. Lorsque G. Lampel prend sa retraite, en 2003, la direction du groupe est reprise en par Jacques Peretti. Le pompage optique reste présent : on étudie actuellement encore le pompage optique dans le silicium cristallin, où l’on montre que la structure de bandes à gap indirect peut aussi être explorée en utilisant cette technique. Un thème associé à celui du pompage optique est l’étude de l’injection d’électrons polarisés en spin. De nouvelles sondes, non plus magnétiques, mais en semi-conducteur III-V (GaAs), permettraient de poursuivre des recherches concernant aussi des effets spintroniques et dans l’ingénierie du nanomagnétisme. De tels développements ne sont pas très près de l’application industrielle, car celle-ci est soumise à la concurrence du marché entre différents procédés correspondant aux mêmes objectifs.

  • 16 Entretien avec Jacques Peretti par Thiên-Nga Lê, le 2 octobre 2014

34C. Weisbuch, de retour au PMC après une carrière industrielle pendant laquelle il découvre, au Japon, le couplage fort lumière-matière, étudie des émetteurs de lumière : il s’associe en 1992 à Henri Benisty au PMC, dans le groupe EPS, pour étudier les microcavités où se produit ce couplage, puis les cristaux photoniques et les LED. Là, les activités théoriques et appliquées laissent la place à des questionnements plus fondamentaux sur les LED. Le groupe EPS a par ailleurs développé une instrumentation originale pour l’étude des surfaces de semi-conducteurs III-V qui bénéficie maintenant d’observations spectroscopiques par réflectivité anisotrope de réflectance (RAS) et par la spectroscopie de photoréflectance. Il possède aussi un spectromètre d’électrons de très basse énergie, instrument dont peu de personnes dans le monde disposent. Enfin, Jacques Peretti a été embauché au PMC dans la perspective de développer la microscopie optique en champ proche (Snom), à la suite de l’intérêt manifesté par A. Safarov, visiteur au PMC. Cette microscopie a pour base l’exploitation de la partie non propagative, confinée, du rayonnement optique, les ondes évanescentes. Celles-ci donnent accès à des informations à une échelle bien inférieure à la longueur d’onde de la lumière et permettent de mettre en évidence les propriétés photomécaniques de certains matériaux16.

  • 17 Entretien avec Philippe Allongue par Thiên-Nga Lê, le 2 octobre 2014

35Le groupe Électrochimie couches minces s’est constitué lors de l’arrivée, en 2003, de son chef de groupe actuel, Philippe Allongue, qui amenait avec lui trois collaborateurs. Connaissant l’électrochimie, il s’est de plus formé auprès des pionniers du STM (microscope à effet tunnel) et fait bénéficier son nouveau groupe de cette technique qui permet l’observation in situ de dépôts électrochimiques. L’objectif est d’élaborer de minces couches fonctionnelles et de les caractériser in situ afin de comprendre les mécanismes à l’interface électrolyte/électrode ou liquide/solide pour les synthèses en phase liquide sans courant. Il réalise ainsi des nanostructures fonctionnelles pour le magnétisme et l’optique, des couches minces sur silicium pour fabriquer des dispositifs, batteries, biopuces… Enfin, l’instrumentation en champ proche que sont le STM et l’AFM permet l’étude de l’organisation aux surfaces d’hybrides inorganique-organique lors du greffage de molécules pour la fonctionnalisation17.

36Thierry Gacoin, qui dirige le groupe Chimie du solide, est ingénieur chimiste et a fait une thèse à partir de 1990 avec J.-P. Boilot sur l’insertion de nanoparticules dans une matrice de silice issue de procédé sol-gel. Ce travail marque le début de la fabrication des nanoparticules au laboratoire. Les procédés utilisés pour l’élaboration tiennent selon lui des méthodes sol-gel, de la chimie des colloïdes, de la chimie douce, sans que les limites de ces catégories soient bien claires. En tout cas, l’élaboration de nouveaux matériaux est l’étape par laquelle toute étude du groupe commence, et ces matériaux sont souvent intéressants de par leurs propriétés optiques. On trouve ainsi :

  • des oxydes dopés aux terres rares ;

  • des clusters luminescents ;

  • des matériaux photomagnétiques à base de bleu de Prusse ;

  • des matériaux hybrides tels que l’azobenzène dans une matrice de silice.

  • 18 Entretien avec Thierry Gacoin par Thiên-Nga Lê, le 23 octobre 2014

37Cette étape de synthèses « à la paillasse » se poursuit par une caractérisation chimique et structurale à diverses échelles. Celle-ci permet ensuite de relier la structure aux propriétés de chaque matériau. Ces trois étapes, synthèse, caractérisation, compréhension des propriétés, se partagent à parts égales. Si les problématiques du groupe sont communes à un nombre assez important d’équipes dans d’autres laboratoires de la communauté sol-gel, celui-ci a néanmoins pour spécificité d’avoir intégré nombre des techniques physiques en son sein et d’être sensible aux préoccupations des physiciens, tout en ayant gardé ses compétences de chimistes18.

38Enfin, le groupe Physique de l’irrégularité présente une activité théorique importante aux côtés des expérimentateurs en RMN qui s’intéressent aux matériaux poreux, mais aussi aux protéines. L’équipe, constituée par B. Sapoval, a été dirigée jusqu’à récemment par Mathis Plapp, qui a fait sa thèse dans le laboratoire avec Jean-François Gouyet. Les sujets sont très divers, portant sur les concepts géométriques communs de fractals et d’objets irréguliers, avec toujours deux vastes questions : pourquoi présentent-ils telle géométrie irrégulière ? Comment fonctionnent-ils ? Les systèmes sont très variés : échanges gazeux et hydrodynamique dans les poumons (sujets en plein essor avec un soutien massif de la division Santé de l’Air liquide), étude des systèmes micellaires auto-organisés, des structures de pores dans le ciment ou le béton et roches pétrolifères (que l’on peut étudier expérimentalement grâce à la RMN), des processus de rupture, des croissances électrochimiques, émergence de la complexité dans des structures d’alliages métalliques. Le groupe a eu la chance d’attirer et de recruter un peu plus tard (1997) Marcel Filoche, puis Denis Grebenkov en 2001. Les membres de ce groupe ont, en général, des collaborations à l’extérieur du laboratoire. À titre d’exemple, M. Plapp est allé à la rencontre de métallurgistes pour faire accepter sa vision de la croissance d’objets en métallurgie. Soulignons que tous ceux que l’on appelle les « théoriciens du laboratoire » sont précisément ceux qui cherchent la confrontation avec l’expérience et apprécient l’immense diversité des problèmes « irréguliers ».

Origines des mouvements thématiques

39Dans ce chapitre de conclusion nous nous intéressons à tous les facteurs qui donnent forme à la culture du laboratoire, milieu dans lequel les chercheur(e)s puisent leur créativité.

Gestion du laboratoire

  • 19 Entretien avec Bernard Sapoval par Thiên-Nga Lê, le 23 juin 2014

40Nous ne disposons pas d’informations précises sur les budgets de ces décennies, mais les directeurs successifs que nous avons rencontrés distinguent évidemment l’époque faste de la recherche et du CNRS (Sapoval décrit la vie économique pendant son mandat comme une période d’expansion, « comparable à celle de la Corée ou de la Chine de nos jours19 ». « Il y avait des crédits, on pouvait embaucher des individus de valeur. On vivait de subventions du CNRS et de l’École. Il fallait seulement démontrer qu’on faisait du bon travail ») de la période récente, dominée par les financements ANR. Il faut aussi citer les programmes européens (PCRD) et les financements industriels. L’ensemble des financements a toujours été mutualisé dans ce laboratoire, ce qui a donné une marge de liberté à ses chercheurs et est la preuve d’une forme de solidarité.

41Dans ce contexte, l’avènement d’une culture d’ensemble du laboratoire a toujours été encouragé. Comme dans beaucoup de laboratoires, il existe une salle, très fréquentée, pour prendre le café et échanger des idées. Les séminaires ont lieu toutes les semaines, occasions de présenter les travaux aussi bien de personnes extérieures que de chercheur(e)s du laboratoire. B. Sapoval a toujours insisté sur la nécessité de remplir les bureaux avec des chercheurs appartenant aux différentes équipes et sur l’assistance aux séminaires. Dans les années 1990, de par la volonté de Michel Rosso, alors directeur, le groupe de doctorants, ayant augmenté, sera suffisamment important pour avoir ses propres séminaires, où l’on ose poser des questions plus facilement ! Ceci augmentera la porosité des groupes. Depuis le départ existe aussi une volonté de mélanger les membres du laboratoire dans les bureaux. Ainsi, très simplement, les gens se connaissent, apprennent ce que font les autres.

42Les temps sont devenus plus difficiles en raison des restrictions budgétaires, d’une part, mais aussi des modes de financement imposés par l’ANR. On constate un point commun dans toutes les interviews : l’érosion des financements empêche l’acquisition d’instruments performants, les expérimentateurs étant réduits parfois à économiser en améliorant si possible les équipements par leurs propres moyens ; d’autre part, le mode de financement nuit à la collaboration interne, imposant des collaborations externes décidées rapidement là où de profondes affinités seraient nécessaires ; accaparant aux chercheurs un temps important pour la rédaction des projets ; les surenchères sur les thèmes en vogue tels que les nanosciences rendent aléatoires les succès dans le dépôt des demandes et mettent en concurrence des acteurs à l’intérieur des laboratoires.

43À ces problèmes qui freinent la croissance du laboratoire, il faut ajouter une difficulté structurelle tenant à sa taille. Car cette augmentation dilue fatalement les possibilités de chacun des sujets. Et pourtant, dans chaque équipe, on voit des idées nouvelles apparaître.

Moyens instrumentaux

44Dans tout laboratoire expérimental, les instruments sont une composante essentielle des découvertes. Une attention toute particulière leur a toujours été prêtée au PMC, où chaque équipe dispose de nombreuses techniques de mesure perfectionnées. Même au tout début, B. Sapoval avait conçu un système de détection RMN à ultra-faible bruit. Les instruments ouvrent un accès à l’exploration, si bien que certains font remonter la date d’émergence des nanosciences à l’invention du microscope à effet tunnel (STM) de Binnig et Rohrer, en 1981, qui permet d’imager des atomes individuels. Au PMC en 2014 on dispose d’une gamme entière d’outils d’observation relativement nouveaux : AFM (microscopie de force atomique), STM (microscopie à effet tunnel), SEM (microscopie à balayage), TEM (microcopie électronique en transmission) et aussi de l’héritage de RMN.

  • 20 Entretien de Claude Weisbuch par Thiên-Nga Lê, le 1er décembre 2014.

45Les chercheurs du PMC ont souvent construit eux-mêmes des dispositifs sur le front de la compétition internationale. À titre d’exemple, Claude Weisbuch raconte20 comment, au début des années 1970, il est parti de manière répétée à la chasse d’un laser à infrarouge de longueur d’onde 1,02 m afin de compléter son dispositif expérimental, sollicitant les meilleurs fabricants de lasers de l’époque et les incitant à fabriquer spécialement des équipements qui puissent le satisfaire. Le résultat est immédiat : un physicien allemand venu pour un séminaire au laboratoire « tombe en arrêt devant notre laser à colorants, le seul au monde, et il dit : Est-ce que je peux venir avec mon matériel, il faut absolument que je travaille avec vous. En deux fois deux mois on a écrit trois Physical Review Letters, on a fait une percée sur l’excitation résonante des excitons dans les semi-conducteurs. »

46On peut considérer qu’en disant : « Les orientations que j’ai prises, c’est-à-dire au début, le fil directeur si vous voulez en trouver un, eh bien c’est l’électronique », Solomon révélait que le fonds sur lequel il basait sa recherche était non pas une technique, la RMN, ni une classe de matériaux, mais un savoir-faire, qui se trouve au confluent de la mesure et de l’objet d’étude. Les instruments cristallisent ensuite les connaissances des scientifiques. Cette position fait que le laboratoire a octroyé une large place au développement d’instrumentations uniques, et à celui de techniques de microscopie juste au moment de leur émergence. Ainsi trois des permanents actuels du laboratoire sont entrés après avoir fait leurs débuts dans l’apprentissage spécifique d’une instrumentation : F. Ozanam, P. Allongue, J. Peretti.

  • La thèse de F. Ozanam a été consacrée à l’élaboration d’un appareil alors unique au monde fait pour « interroger l’interface semi-conducteur électrolyte ». Il s’agissait de mettre au point une spectroscopie infrarouge (IR) par transformée de Fourier, ce qui était classique, mais y était associée, en supplément, une technique de modulation compatible avec la réponse de l’interface électrochimique ;

  • Ph. Allongue, quant à lui, a été formé à la microscopie à effet tunnel en environnement électrochimique avec Heinz Gerischer, à Berlin. La microscopie à effet tunnel utilise la délocalisation électronique à l’extrémité d’une sonde pointant sur un atome. Il s’agit là d’une microscopie de surfaces essentielle à l’investigation de nanostructures et, dans cette combinaison avec l’électrochimie, il n’y a qu’un groupe en France qui possède un instrument équivalent ;

  • J. Peretti, enfin, a été recruté sur un poste CNRS dont la spécificité était la microscopie en champ proche. Cette microscopie ignore les composantes propagatives de la lumière, qui limitent la résolution, pour ne garder que la partie dite « évanescente » de l’onde qui reste confinée au voisinage du lieu d’observation et qui contient des informations à une échelle plus fine que la longueur d’onde. Il s’agit là aussi d’un investissement sur une microscopie-clé des nanosciences.

47En plus de l’entrée volontariste, programmée, de ces techniques au PMC, les chercheurs ont inventé des techniques de mesure originales dans le cours de leur recherche. On peut citer l’utilisation, dans le groupe de J. Peretti, du pompage optique associé à une modification du potentiel de surface de l’objet pour étudier le transport des électrons dans les dispositifs : de telles initiatives donnent une seconde vie à des expériences datant pourtant des tout débuts du laboratoire et génèrent des expériences uniques. Peu utilisée pendant vingt ans, cette technique redémarre avec l’étude des processus fondamentaux dans les diodes émettrices de lumière (LED). On peut aussi citer la méthode d’investigation de l’interface semi-conducteur/électrolyte dite de « photocohérence subgap » mise au point en électrochimie : l’idée est d’envoyer de la lumière avec une énergie juste égale au gap des semi-conducteurs pour étudier les états à l’interface. Il est bien évident que le savoir-faire constitué lors de la mise en place des instrumentations de base inspire des prolongements de ces techniques. De l’avis général cependant, les restrictions budgétaires modifient profondément toute cette dynamique : parfois les appareils commerciaux sont trop coûteux et l’on fabrique soi-même pour restreindre les dépenses, le manque de place se fait sentir alors que les idées, elles, ne manquent pas pour développer l’instrumentation. La stratégie est à présent de maintenir de manière minimale les expériences en sommeil afin de ne pas perdre des acquis que l’on réveille à l’occasion. C’est là, en fait, un atout crucial du laboratoire.

De l’origine des thématiques

48Le groupe le plus ancien du laboratoire est celui qui s’est constitué auprès de Georges Lampel, auquel était adjoint le petit groupe d’Ionel Solomon travaillant sur le silicium amorphe. Il est inspiré, comme nous l’avons vu, par l’étude du comportement des spins dans les semi-conducteurs, proche de l’actuelle spintronique, à quoi il faut associer la compétence sur le transport de spin dans le vide. L’importante découverte du pompage optique par Georges Lampel en 1968 a élargi l’étude de l’interaction de la lumière avec les atomes, entamée par Kastler, à celle d’une véritable interaction « lumière-matière ». Comme nous l’avons vu, le pompage optique a sous-tendu une partie de l’activité du groupe EPS de manière continue et, dans un avenir proche. On peut prendre acte de la durée de vie de certaines idées scientifiques ! Par ailleurs, la microscopie en champ proche, plus récente, apparaît comme un prolongement naturel de cette curiosité pour l’interaction lumière-matière.

49L’émergence du groupe d’électrochimie a eu lieu dans les années 1970. Elle est due à Jean-Noël Chazalviel, qui, comme nous l’avons vu, a rejoint cette thématique au cours du cheminement de ses idées et de ses expériences. Les objets apportés par l’électrochimie ont été variés : électrons aux interfaces, mais aussi objets irréguliers. L’électrochimie a conduit Chazalviel à devenir chimiste dans la seconde partie de sa carrière. L’adjonction par la nouvelle génération de la microscopie à effet tunnel in situ a ensuite ouvert un champ d’exploration qui combine une instrumentation issue du monde de la physique (l’étude microscopique locale des objets particuliers) avec l’électrochimie (l’étude de couches moléculaires hybrides). Ce groupe illustre bien une interaction réussie de culture physique et chimique pour des chercheurs initialement physiciens.

50L’origine du thème « Irrégularité » est une question : quelle est la géométrie d’une soudure ? C’est ainsi que l’on est venu aux fractales et plus généralement à l’irrégularité. Les études ont été théoriques, numériques, expérimentales. En période de restriction budgétaire, une telle discipline n’aurait pu naître, car l’enjeu paraîssait et paraît encore bien fondamental et n’a pu démontrer qu’il s’appliquait à des études qui ne s’avéreraient peut-être utiles qu’avec le temps. Ainsi, l’étude du système bronchial par Sapoval et Filoche en cours a-t-elle connu un développement très lent avant d’arriver à maturation ; elle provient « d’une analogie très profonde entre la distribution d’oxygène dans le poumon et la distribution du courant électrique sur des électrodes fractales ». L’étude des croissances électrochimiques au PMC date de la fin des années 1980. L’ajout de thèmes tels que les matériaux divisés, les méthodes de champ de phase pour la croissance en métallurgie ou la fracture s’est aussi inscrit dans le temps et fait que la composition de ce groupe est à présent multiple. La notoriété internationale du groupe a été consacrée par le fait que Benoît Mandelbrot, l’inventeur des fractales, ait effectué une année sabbatique au laboratoire PMC.

51Finalement le groupe Chimie du solide, après une première phase d’étude des conducteurs superioniques, a développé une activité à partir de l’acquisition des techniques sol-gel datée de 1985 à 1990. Cette technique, fortement appuyée par Jacques Livage dans les années 1980, provenait du monde de l’industrie photographique. Dès 1991 a eu lieu la première thèse « nanoparticules » avec Thierry Gacoin, dont les antécédents étaient les études faites sur les agrégats dans les années 1970. Intégrée à un laboratoire de physique, l’équipe a bénéficié d’un travail collaboratif pour les mesures physiques de ses produits, qui ont ainsi pu être améliorés par un dialogue entre l’étude des mécanismes de formation et celle de leurs propriétés physiques, optiques notamment. Ainsi, dès le début de la vague des nanosciences dans les années 2000, le groupe était prêt à présenter une activité déjà constituée autour des nanohybrides pour l’optique. Cette activité demeure essentielle ; s’y sont ajoutées des recherches sur des nano-objets dits « actifs », répondant à des stimuli extérieurs ou possédant des propriétés diélectriques. Les chercheurs de cette équipe ont à présent totalement intégré les techniques physiques à l’instrumentation de leur équipe et peuvent manipuler les appareils au-delà du cadre d’une utilisation standard.

52La question de l’interdisciplinarité, si souvent évoquée par les rapports sur les nanosciences, trouve ainsi plusieurs illustrations au sein du PMC. Il y a eu des alliances ponctuelles : parmi elles on peut citer l’étude de la fractalité des matrices sol-gel (irrégularité-chimie du solide), le problème de l’électrode fractale (électrochimie-irrégularité), celui actuel du transport de matériau photosensible sous illumination en champ proche (chimie du solide-EPS). Elle a été cependant incarnée principalement par les équipes de chimie du solide et d’électrochimie, qui, ainsi que nous l’avons montré, ont vu se mêler dans leur groupe les deux cultures. Ces acteurs insistent sur l’importance de la cohabitation sur une longue durée, qui permet aux relations personnelles de s’établir. Or, celle-ci n’est pas favorisée par les incitations de l’ANR à des collaborations externes et immédiates entre différentes disciplines. Dans le même ordre d’idées, on déplore que la collaboration entre les laboratoires de l’École polytechnique n’ait fait l’objet d’aucune incitation par des financements ou la mise en place d’équipements communs.

53Dans chacun de ces groupes, les acteurs de ce que nous avons appelé la « nouvelle génération » ont apporté des évolutions instrumentales et thématiques qui vont souvent dans le sens de l’observation à une échelle de plus en plus fine et locale. Il s’agit donc d’une orientation naturelle en physique (la marche vers l’infiniment petit, à l’échelle du nanomètre). Il se trouve qu’elle répond en même temps aux objectifs des nanosciences. Ces évolutions récentes ont été, au départ, bien financées, et bien acceptées ensuite par l’ANR des deux premières années (c’est-à-dire à partir de 2005). Dès les années suivantes, le taux de succès a été très variable en raison de la surenchère sur les nanosciences et en dépit de l’adéquation des sujets. Les directeurs successifs du laboratoire s’accordent pour dire qu’ils ont vu d’excellents projets rejetés et qu’il est donc bien difficile de faire des prévisions, même à court terme.

54Mais à l’inverse, le groupe Irrégularité a introduit au laboratoire la notion d’« universalité » (voir le livre Universalités et fractales de B. Sapoval). Ce concept de physique statistique dégagé au milieu des années 1960 stipule qu’il existe des systèmes dont les propriétés macroscopiques ne dépendent pas du détail des interactions microscopiques entre leurs constituants. D’autres part, ces systèmes présentent le plus souvent des propriétés d’invariance d’échelle, caractéristiques des fractales. Un exemple est la percolation. C’est ainsi la géométrie d’un contact obtenu par diffusion entre deux solides, mais c’est aussi la géométrie de certaines figures de corrosion ou encore d’érosion marine des côtes rocheuses. Une autre catégorie de géométrie universelle est celle dite « de l’agrégation limitée par la diffusion », que l’on retrouve en électrochimie, dans des croissances bactériennes ou dans la propagation de fluides non mouillants dans des milieux poreux et bien d’autres. Et que peut-on peut dire des arborescences communes aux arbres (botanique), à leurs racines, à nos poumons, à nos artères et à nos veines, à nos reins qui ont en commun une géométrie fractale (ou presque) ? On voit donc que l’existence de ces structures est largement indépendante de la nature microscopique.

  • 21 Rapport de l’Académie des sciences et de l’Académie des technologies sur les nanotechnologies, RST (...)

55L’adéquation du groupe Chimie du solide aux objectifs des nanosciences s’est constituée, il me semble, un peu différemment. Ainsi que l’explique Jean-Pierre Boilot, la constitution de son activité vers la fin des années 1980 partait volontairement du cœur de sa discipline, de la chimie. Paradoxalement, la chimie, qui manipule atomes et molécules, est par essence une nanoscience. L’idée de mettre des nanoparticules ayant une fonction précise dans une matrice pour obtenir un matériau ayant les fonctionnalités voulues s’apparente à l’ajout bien connu d’agrégats métalliques dans un oxyde poreux pour la catalyse. Mais, dans les présentations des nanochimistes dans les rapports, on envisage de moduler ces fonctions. On insiste d’autre part sur les concepts d’auto-organisation et d’auto-assemblage qui se sont développés dans les années 1980 pour faire valoir que le nanochimiste peut désormais concevoir l’architecture intime de ses matériaux en vue d’obtenir certaines propriétés physiques. La croissance volontariste de ce message a donné une spécificité à cette discipline et l’activité du groupe Chimie du solide du PMC me semble avoir trouvé un affichage spécifique au sein des nanosciences, au même titre que la chimie supramoléculaire21.

56Nous concluons ce chapitre avec une réflexion sur les relations du laboratoire avec l’industrie. Bien que le laboratoire soit de physique fondamentale, les liens avec l’industrie ont été assez fréquents. La tentation d’une aventure industrielle amorcée par les seniors du laboratoire demeure : Thierry Gacoin avoue être charmé par une telle expérience. En plus du lien construit avec l’industrie sur la base de projets, qui a donné lieu à de nombreux contrats de financement autour de compétences particulières, un autre doit être considéré : celui qui se forme par l’intermédiaire des étudiants en thèse qui, souvent, ont été recrutés dans des laboratoires industriels à l’issue de leur diplôme de doctorat. Plusieurs personnalités du laboratoire soulignent que ceux-ci réussissent très souvent ce passage, alors que leur thèse est fréquemment fondamentale et pas directement applicable au monde de l’industrie dans lequel ils s’engagent : on reconnaît leurs compétences réelles et c’est la qualité du savoir acquis qui les met en bonne position lors de leur recherche d’emploi. Ainsi, le laboratoire remplit-il une mission de formation essentielle, qui commence par les charges d’enseignement qu’ont souvent eu ses membres et se termine en rendant à la société des ingénieurs de « formation recherche ».

Rôle du laboratoire dans l’enseignement

57Il y a d’autres perspectives qu’industrielles à la recherche. La première est l’enseignement. Le laboratoire a eu une participation très active à l’enseignement de l’École. Solomon, Guéron, Sapoval, Lampel, Chazalviel, Weisbuch, Arribart, Devreux, Gacoin ont participé ou participent à l’enseignement de la physique. Claudine Hermann a été la première femme professeure de physique à l’École. Boilot a été professeur de chimie. Actuellement, seul M. Plapp enseigne la physique à l’École. Marcel Filoche est professeur de physique à l’École des mines. Weisbuch est professeur à Santa Barbara. Solomon et Sapoval ont été présidents du département de Physique et Ozanam est actuellement président du département de Chimie. Il faut aussi signaler que de nombreux chercheurs enseignent à temps partiel dans diverses institutions : universités et grandes écoles.

Le laboratoire comme diffuseur de science

58Une autre production de laboratoire est l’écriture de manuels ou de livres de vulgarisation. Solomon a écrit un cours de physique statistique pour les élèves, Sapoval, un cours de physique des semi-conducteurs plus tard transformé avec l’aide de Claudine Hermann et édité par Ellipses en 1991. Ce livre a été traduit en anglais Physics of Semi-conductors, publié par Springer (New York) en 1995 et réédité en 2001. Chazalviel a publié chez Birkhauser Boston, Coulomb Screening by Mobile Charges: Applications to Materials Science, Chemistry, and Biology en 1999. Sur un autre plan, Sapoval a écrit un livre de vulgarisation intitulé Universalités et fractales publié par Flammarion et réédité deux fois en livre de poche dans la collection « Champs », toujours chez Flammarion. Il faut aussi rappeler que le laboratoire reçoit de nombreux lycéens et stagiaires.

Conclusion

59Il nous semble que ce bref historique met en évidence la croissance d’un laboratoire à la manière d’un arbre, avec son tronc, l’époque de Solomon, et les générations successives correspondant à la naissance de ramifications. La force du contact entre les générations semble avoir permis à toutes ces branches de se construire à égalité, sans que des sujets importants soient sacrifiés au profit d’autres. Il est clair que ce fait, conduisant à une croissance des effectifs régulière, est un signe de réussite. Cette évolution a permis la nucléation de nombreux sujets, ce qui a pour conséquence une grande richesse de thématiques, mais signifie aussi que, dans le même laboratoire, cohabitent des domaines de recherche très différents, constitués ainsi de par l’histoire.

60Malgré les grands écarts, il existe réellement une culture du laboratoire au sens où chacun a suffisamment conscience des travaux des autres pour que la répartition du budget se fasse en concertation mutuelle. Chaque directeur d’équipe est apparu confiant dans la capacité de son équipe à développer des sujets ; seules les limitations en budget et en personnel les empêchent de développer certains aspects de leur recherche, voire les obligent à en mettre certains en sommeil. La croissance commence ainsi à stagner et il devient difficile de concentrer des moyens et des personnes sur une thématique particulière.

  • 22 Par exemple, assez récemment encore, les intérêts pour la physique de la fracture (cf. entretien av (...)

61L’ensemble des domaines de recherche se sont constitués il y a longtemps déjà et les membres du laboratoire ont ainsi acquis une très grande expertise et une avance due à l’investissement dans des techniques fort élaborées d’où le laboratoire tire sa réputation. Les compétences sont manifestes, aussi bien d’un point de vue expérimental que théorique et numérique. Enfin, la curiosité mutuelle permet encore à des spécialistes de domaines distincts de mettre en commun leurs questionnements et de faire fructifier ainsi des coïncidences de préoccupations22, autre preuve d’une volonté de cultiver un « vivre ensemble ».

Lexique :

Spin : ici, grandeur mesurant la rotation des objets sur eux-mêmes et que possèdent les électrons et les noyaux atomiques, bien que les premiers n’aient pas de rotation propre.

Polarisé : état où les populations de spin positif et négatif sont en déséquilibre, de telle sorte que le spin total n’est pas nul.

Structure de bandes : répartition des niveaux d’énergie des électrons en fonction de leurs vecteurs d’ondes.

Gap : bande d’énergie interdite que les électrons doivent « sauter » pour devenir des électrons de conduction.

Tunneling : délocalisation des électrons vers un nouvel état d’énergie semblable.

Interaction hyperfine interaction entre les dipôles magnétiques, des électrons et celui des noyaux.

Haut de page

Bibliographie

Corriu R., Nozières P., Weisbuch C., « Nanosciences, nanotechnologies », Rapport de l’Académie des sciences sur la science et la technologie, n° 18, 2004.

Klein E., Le small bang des nanotechnologies, Odile Jacob, Paris, 2011.

Lahmani M., Dupas C., Houdy P., Les nanosciences : 1. Nanotechnologies et nanophysique, Belin, Paris, 2006.

Lahmani M., Bréchignac C., Houdy P., Les nanosciences : 2. Nanomatériaux et nanochimie, Belin, Paris, 2012.

Rapports d’activité de recherche à l’École polytechnique, 1966-2001, archives de l’École polytechnique.

Haut de page

Annexe

Annexe 1

Le Groupe de biophysique

Parallèlement au PMC a vécu une entité originale qui n’existe plus aujourd’hui, le groupe de biophysique, dirigé presque jusqu’à la fin par Maurice Guéron.

Sorti de l’X en 1956, ingénieur du corps des Mines, Maurice Guéron s’est découvert dès le départ une vocation d’expérimentateur. Il s’initie à la RMN avec Ionel Solomon dans le laboratoire d’Abragam en étudiant l’effet Overhauser dans les métaux (conséquence du couplage dipolaire entre spins nucléaires). Lorsque Solomon lui demande de le suivre à l’École polytechnique, il accepte, puis passe sa thèse dont le président de jury est Albert Kastler.

La découverte de l’ADN en 1953 est propice à un intérêt pour la biologie et il trouve plus particulièrement de l’inspiration auprès de Jacques Monod, qui diffuse à ce moment-là les nouvelles connaissances dans ce domaine. Il passe alors deux années aux Bell Labs chez RG Shulman, physicien du solide engagé dans une conversion à la biophysique.

Il revient ensuite en France, bien décidé à changer de discipline, toujours au sein du PMC. La communauté de chercheurs avec laquelle il aura des interactions dans ces années-là est assez petite et diffuse : l’école de fluorescence, avec Hélène Strapelias et Jean-Marc Lhoste, Vittorio Luzzati, spécialiste des lipides, qui sera en relation avec Pierre-Gilles de Gennes ultérieurement, son étudiant, François Caron, Alain Favre, Gilles Thomas… Il enseigne la mécanique moléculaire dans le DEA de biophysique de Paris VI-Paris VII. Il comprendra plus tard que, en opérant une telle reconversion, il a abandonné une « structure classique de carrière scientifico-universitaire » (entretien de Maurice Guéron par Thiên-Nga Lê, 6 septembre 2014). Mais il aura dans toutes les circonstances le soutien du PMC.

Son interaction avec des étudiants commence immédiatement : une Américaine, Mildred Cohn, et la présidente de l’Académie des sciences, Marianne Grunberg-Manago, lui proposent d’embaucher Antoine Danchin.

L’activité de Maurice Guéron peut alors être qualifiée de « physico-chimie appliquée à la biologie » ou encore, plus tard, de « biophysique moléculaire » (idem). Pour l’heure, il s’agit de s’intéresser à des protéines pas très grandes (telles que la myoglobine) en solution, ce pour quoi la RMN est sans égale. On peut ainsi s’appliquer à la résolution de structures, ce que permettent aussi les rayons X, mais aussi à l’étude de la cinétique moléculaire, à la vitesse et aux processus d’ouverture de la double hélice de l’ADN, sources de résultats nouveaux pour des phénomènes qui varient de la nanoseconde à la seconde et qui sont des enjeux importants. Une molécule qui est particulièrement étudiée est l’ARN de transfert, associée aux ribosomes et à l’ARN messager, mais de petite taille (76 nucléotides). On parvient à en étudier l’échange de protons en très faible quantité dans l’eau, elle-même très riche en protons ! Ces recherches couvrent les années 1960, au-delà de 1970. Elle cessera lorsqu’on parviendra à synthétiser l’ADN double brin en quantités physico-chimiques (de l’ordre du gramme).

Mais deux autres sujets fleuriront aussi dans le groupe dans les années suivantes. Par sa capacité à élaborer des appareils, à exploiter les possibilités d’informatisation, de traitement mathématique, le groupe est choisi par André Syrota, de l’Inserm, et Maurice Goldman, ancienne relation du CEA, pour étudier le rôle de l’ATP dans le fonctionnement cardiaque (1986). Ceci mènera à des résultats inattendus pour la communauté internationale. Le travail est le fruit d’une collaboration de l’équipe avec une physiologiste, exemple d’étude très interdisciplinaire.

L’imagerie RMN, si essentielle aujourd’hui, bénéficie aussi des retombées des recherches du groupe. Il était entendu que le contraste des zones blanches et des zones grises du cerveau pouvait être produit par des teneurs en eau présentant des différences de l’ordre du pourcent. Mais il s’avère que les différences de mobilité de l’eau dans ces deux types de zones peuvent, elles, être de 10 % ou plus ! Denis Le Bihan, actuellement directeur de NeuroSpin, passe, en 1987, une thèse dans le groupe sur un sujet ardu : la diffusion de l’eau dans le cerveau étudiée par RMN. Ce travail est maintenant à la base du soin de l’accident vasculaire cérébral (AVC).

Parallèlement, dans les années 1980-1990, les études moléculaires sur les acides nucléiques ont toujours lieu. Elles se continuent avec des études sur l’ARN double brin et les ADN synthétiques. Un outil structural puissant, la RMN à deux dimensions (2D, par opposition à la 1D), est mis en place et suscite un questionnement sur la chiralité des molécules d’ADN. Il finit par montrer l’existence de l’ADN quadruple brin, à l’étonnement général de la communauté. Suivront des études sur la nature enzymatique des ADN, où le rôle de la charge métallique doit être compris. Ce type de sujet est toujours en cours.

Enfin, le groupe de biophysique a ouvert la voie à la biologie à l’École polytechnique. Maurice Guéron a incité l’école à faire venir les biologistes du groupe de Jean-Pierre Waller, qui constituent en 1975 le laboratoire de biochimie de l’école. L’enseignement de biologie a été introduit en 1987, avec la venue, également favorisée, de Sylvain Blanquet. En dépit de la croissance de l’intérêt pour la biologie à l’X, le CNRS refuse au groupe de biophysique de se constituer en laboratoire indépendant et Maurice Guéron partant à la retraite, le nouveau directeur, Jean-Louis Leroy, dissout le groupe pour retourner à Gif-sur-Yvette.

Haut de page

Notes

1 Rapports d’activité (RA) 1962, CNRS.

2 Communication personnelle à Denis Guthleben et Thiên-Nga Lê le 4 juin 2014.

3 Ibid., note 2.

4 Ionel Solomon, « Relaxation in a system of two spins », Physical Review 99, 1953, p. 959.

5 Entretien avec Ionel Solomon par Denis Guthleben et Thiên-Nga Lê, le 4 juin 2014.

6 Entretien avec Georges Lampel par Thiên-Nga Lê, le 11 septembre 2015.

7 Archives de l’École polytechnique (rapports d’activité 1966-1989).

8 « Nuclear dynamic polarization by optical electronic saturation and optical pumping in semiconductors », Physical Review Letters, 20, 1968, p. 491.

9 Paires d’électrons particulières, élément essentiel de la théorie de la supraconductivité.

10 Entretien avec François Ozanam par Thiên-Nga Lê, le 11 septembre 2014.

11 « A quantitative study of Fermi level pinning at a semiconductor-electrolyte interface », Journal of Electroanalytical Chemistry and Interfacial Electrochemistry, vol. 114, 1980, p. 299.

12 Entretien avec Jean-Pierre Boilot par Thiên-Nga Lê, 16 juillet 2014.

13 Entretien avec François Ozanam par Thiên-Nga Lê, le 11 septembre 2014.

14 Il est possible, dit J.-P. Boilot, de poser une rose sur une plaque d’aérogel lui-même sur un bec bunsen sans qu’elle flétrisse.

15 Entretien avec Ionel Solomon par Denis Guthleben, le 1er février 2012, voir retranscription en ligne https://journals.openedition.org/hrc/

16 Entretien avec Jacques Peretti par Thiên-Nga Lê, le 2 octobre 2014

17 Entretien avec Philippe Allongue par Thiên-Nga Lê, le 2 octobre 2014

18 Entretien avec Thierry Gacoin par Thiên-Nga Lê, le 23 octobre 2014

19 Entretien avec Bernard Sapoval par Thiên-Nga Lê, le 23 juin 2014

20 Entretien de Claude Weisbuch par Thiên-Nga Lê, le 1er décembre 2014.

21 Rapport de l’Académie des sciences et de l’Académie des technologies sur les nanotechnologies, RST n° 18, (2004).

22 Par exemple, assez récemment encore, les intérêts pour la physique de la fracture (cf. entretien avec Michel Rosso par Thiên-Nga Lê, le 26 août 2014.)

Haut de page

Table des illustrations

Légende En 1962, l’École polytechnique se trouvait encore en plein cœur de Paris, rue Descartes – aujourd’hui, le siège du ministère de l’Enseignement supérieur, de la Recherche et de l’Innovation
Crédits © LPLT Wikimedia Commons
URL http://journals.openedition.org/hrc/docannexe/image/5223/img-1.jpg
Fichier image/jpeg, 1,6M
Légende Professeur à l’École polytechnique au moment de la création du PMC, Bernard Paul Grégory (1919-1977) est ensuite devenu directeur général du CERN (1955-1970), puis du CNRS (1973-1976) et pour finir délégué général à la recherche scientifique et technique avant de disparaître prématurément
Crédits © CERN
URL http://journals.openedition.org/hrc/docannexe/image/5223/img-2.jpg
Fichier image/jpeg, 1,2M
Légende Ionel Solomon le 1er février 2012, dans son bureau de l’X, lors de l’entretien qu’il a accordé au comité pour l’histoire du CNRS
Crédits © Denis Guthleben – CNRS
URL http://journals.openedition.org/hrc/docannexe/image/5223/img-3.jpg
Fichier image/jpeg, 148k
Légende Anatole Abragam (à droite, 1914-2011) reçoit en 1982 la prestigieuse médaille Lorentz de l’Académie royale néerlandaise des arts et des sciences
Crédits © Institut Lorentz – Université de Leyde
URL http://journals.openedition.org/hrc/docannexe/image/5223/img-4.jpg
Fichier image/jpeg, 4,9M
Légende Bernard Sapoval (1937-2020) en 2011
Crédits © École polytechnique
URL http://journals.openedition.org/hrc/docannexe/image/5223/img-5.jpg
Fichier image/jpeg, 5,3M
Légende Le campus de l’École polytechnique à Palaiseau
Crédits © École polytechnique
URL http://journals.openedition.org/hrc/docannexe/image/5223/img-6.jpg
Fichier image/jpeg, 19M
URL http://journals.openedition.org/hrc/docannexe/image/5223/img-7.jpg
Fichier image/jpeg, 8,0k
Crédits © École polytechnique
URL http://journals.openedition.org/hrc/docannexe/image/5223/img-8.png
Fichier image/png, 383k
Crédits D.R.
URL http://journals.openedition.org/hrc/docannexe/image/5223/img-9.jpg
Fichier image/jpeg, 28k
Crédits D.R.
URL http://journals.openedition.org/hrc/docannexe/image/5223/img-10.jpg
Fichier image/jpeg, 146k
Haut de page

Pour citer cet article

Référence papier

Thiên Nga , « Une histoire du « PMC », le laboratoire de physique de la matière condensée de l’École polytechnique »Histoire de la recherche contemporaine, Tome IX - n°2 | 2021, 189-207.

Référence électronique

Thiên Nga , « Une histoire du « PMC », le laboratoire de physique de la matière condensée de l’École polytechnique »Histoire de la recherche contemporaine [En ligne], Tome IX - n°2 | 2021, mis en ligne le 15 juillet 2021, consulté le 01 décembre 2021. URL : http://journals.openedition.org/hrc/5223 ; DOI : https://doi.org/10.4000/hrc.5223

Haut de page

Auteur

Thiên Nga

Chargée de recherche au CNRS au laboratoire de mécanique des solides de l’Ecole polytechnique (UMR 7649 CNRS-École polytechnique).

Haut de page

Droits d’auteur

© Comité pour l’histoire du CNRS

Haut de page
  • Logo CNRS
  • Logo Page B
  • Logo CNRS Editions
  • OpenEdition Journals
Rechercher dans OpenEdition Search

Vous allez être redirigé vers OpenEdition Search