Propriétés des métaux sous conditions extrêmes. Le point de vue de l'Acoustique par mesures PICOseconde en Cellule à Enclumes de Diamant – apicoced

La vitesse du son est une donnée fondamentale en physique des matériaux. Elle permet de quantifier très précisément les propriétés élastiques ou visco-élastiques de la matière. Sa mesure sous hautes pression et température offre une voie unique (i.e. sans hypothèse ni modélisation) à la détermination de l'équation d'état des matériaux dont la connaissance est essentielle en physique appliquée et fondamentale. De fait, la détermination des propriétés phononiques des matériaux soumis aux plus hautes pressions et températures est un domaine de recherche scientifique central dans les grandes universités internationales. On peut facilement en juger par la prolifération d'instituts, voire de consortiums, dédiés en grande partie à cette thématique. Aujourd'hui, une limitation expérimentale existe concernant la mesure en laboratoire des propriétés élastiques de matériaux opaques soumis à des conditions extrêmes de pression et de température. Aucun laboratoire au monde ne possède une technique adaptée à ce type de mesures. Notre ambition première concerne la mise au point d'un banc d'expérience innovant, l'acoustique picoseconde en cellule à enclumes de diamant, permettant de réaliser ces mesures dans un domaine thermodynamique jusqu'alors inenvisageable. Ce travail constitue le point dur de notre projet, permettant de dépasser toutes les limitations actuelles en terme de pression, de choix des matériaux étudiables et/ou d'état des échantillons (liquides, solides amorphes ou cristallins, milieux nanostructurés). La première partie de notre projet concernera donc le développement d'un banc expérimental original basé sur l'utilisation simultanée d'une technique d'acoustique picoseconde et de cellules à enclumes de diamant permettant d'atteindre les plus hautes pressions statiques réalisables aujourd'hui. Le projet est porté par l'Institut de Minéralogie et Physique des Milieux Condensés (IMPMC, CNRS UMR 7590, Université Pierre et Marie Curie) qui est une référence dans le monde des hautes pressions, en collaboration avec l'Institut des NanoSciences de Paris (INSP, CNRS UMR 7588, Université Pierre et Marie Curie) mondialement reconnu pour son expertise en acoustique picoseconde. Outre les nombreuses possibilités d'études originales que cette nouvelle technique permettra, la réussite de ce projet constituera une réelle percée technologique et ouvrira la voie à de nombreuses premières mondiales. Cette association de compétences permettra ainsi de développer un banc d'expérience totalement nouveau ouvrant des perspectives fortes pour l'IMPMC dans le domaine de l'étude acoustique haute pression des métaux liquides à très haute pression (mercure, césium et sodium), du cerium solide et des alliages metalliques a base de fer et d'elements legers. L'obtention de ces résultats fournira des mesures précises, fiables et jusque là impossibles à déterminer expérimentalement, permettant entre autre de valider des modèles de potentiels entre atomes ou encore de discuter de la nature chimique du noyau terrestre.