Observer les mouvements ultra-rapides des atomes et des électrons

La voie menant au photomagnétisme est un mouvement d'atomes induisant le transfert d'électron © Eric Collet, Institut de physique de Rennes (CNRS/Université de Rennes 1) - Le transfert d'électron provoqué par la lumière est au coeur de nombreux processus physiques. Il permet par exemple de rendre des matériaux magnétiques. La quête pour comprendre et contrôler ce processus ultra-rapide est longtemps restée vaine : le transfert d'électrons induit-il les mouvements atomiques ou vice versa - Pour répondre à cette question, équivalente au paradoxe de l'oeuf et de la poule au niveau atomique, un consortium de scientifiques piloté par l'Institut de physique de Rennes (CNRS/Université de Rennes 1) 1 a utilisé un laser à rayons X (X-FEL) situé à Stanford 2 . Cet instrument de dernière génération permet d'observer en temps réel les électrons et les atomes qui composent la matière. Dans le système étudié, les expériences ont montré que la lumière déforme de façon ultra-rapide la structure moléculaire autour des atomes de cobalt. Ceci entraîne le transfert d'électron des atomes de fer vers les atomes de cobalt, rendant ainsi le système magnétique. Ces travaux, publiés dans Nature Chemistry le 7 décembre 2020, démontrent qu'il est possible de distinguer les dynamiques électroniques des mouvements atomiques à l'échelle du dixième de millionième de millionième de seconde (soit 100 femtoseconde).