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SOSPEL : Synthesis of Olivines for SPectral identification of trace ELements
Ce projet s’attache à mieux comprendre l’évolution de notre système solaire en étudiant la luminescence produite par des météorites primitives, appelée olivines. Pour mener ce travail de recherche, cosmochimistes et physiciens prévoient de mener une expérience transdisciplinaire consistant à irradier, avec un canon à électron, des olivines de synthèse dans le but qu'elles émettent de la lumière afin de l'étudier. Au-delà de l'impact scientifique attendu, ces recherches pourraient avoir des implications dans un tout autre domaine : celui des semi-conducteurs. En effet, des résultats sont aussi prévus dans la formation d’un oxyde de grille peu exploré jusqu’alors sur du carbure de silicium. Ce matériau possède un fort potentiel technologique pour l’électronique de puissance et permet de fabriquer un certain type de transistor appelé MOSFET.
Mieux comprendre l’évolution de notre système solaire
Dans l’optique de mieux comprendre l’évolution de notre système solaire, ce projet étudie la luminescence produite par des météorites primitives, les chondrites (et plus particulièrement les olivines), potentiellement porteuse d’information sur les conditions de formation de notre système solaire. En effet, identifier les éléments chimiques présents (à l’état de trace) dans les olivines et qui contribuent à leur luminescence permettrait de retracer l’histoire complexe de ces objets et de mieux appréhender les conditions de température et de pression dans lesquelles ils ont été formés.
Déceler d’où provient cette lumière ?
En regard du grand nombre d’éléments traces dans une olivine, il est difficile de pouvoir attribuer clairement une contribution lumineuse à un élément donné. Cela rend ambiguë l’interprétation d’une signature lumineuse d’une olivine. Le projet propose donc de synthétiser des olivines exemptes d’éléments traces et d’inclure progressivement des éléments chimiques donnés dans la matrice cristalline de l’olivine. Une fois la synthèse réalisée, la luminescence induite par l’élément trace sera analysée par CathodoLuminescence (CL) à haute résolution. Cette synthèse d’olivine pourrait aussi avoir un impact dans le domaine des semi-conducteurs. Par exemple, elle pourrait servir à former un oxyde de grille plus efficace que la silice communément utilisée (nécessaire à l’élaboration d’un transistor) sur le carbure de silicium, un matériau à fort potentiel technologique.
Des compétences complémentaires, gage d’une collaboration efficiente
Le projet repose sur une approche singulière en regroupant des cosmochimistes du laboratoire Lagrange de l’Observatoire de la Côte d’Azur (OCA) et des physiciens du CRHEA, laboratoire dont l’activité est la fabrication de matériaux dédiés à l’électronique.
Cette collaboration permet aux cosmochimistes de bénéficier d’une technique, usuelle aux physiciens, qui assure un degré de précision dans la lecture des objets sans équivalent à ce jour. Il est en effet difficile de conjuguer à la fois des compétences reconnues dans le domaine de la cosmochimie planétaire ainsi que des compétences en élaboration de matériaux cristallins disposant de moyens de caractérisation adaptés pour étudier leur luminescence.
Cette collaboration effective se matérialise par la récente parution d'un article dans la revue réputée Science Advances, publié en juillet dernier, et dont ce projet s'inscrit clairement dans la continuité.