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A-3521-1
400, avenue Atlantic
Montréal

Les plasmas poussiéreux ou complexes sont constitués de particules immergées dans des gaz faiblement ionisés. En raison de l'absorption des électrons et des ions ambiants, les microparticules acquièrent des charges négatives et peuvent former des systèmes fortement couplés. Lorsque l’on injecte des microparticules dans un décharge radiofréquence capacitive, celles-ci lévitent dans la gaine du plasma au dessus de l'électrode inférieure, où la force électrique compense la gravité. Dans certaines conditions, les particules forment une monocouche et s'organisent en structures ordonnées: les cristaux coulombiens 2D. Dans de tels cristaux, deux modes d'ondes dans le plan (longitudinal et transversal) avec une dispersion acoustique existent. Comme l'intensité du confinement vertical est finie, un troisième mode d'onde fondamentale ayant une dispersion optique (négative) associé aux oscillations hors du plan est aussi présent. En raison du fort champ électrique dans la zone de la gaine, chaque microparticule est soumise un fort flux d'ions dirigé du plasma vers l’électrode. Les ions ont tendance à se concentrer en aval des microparticules, ce qui rend le système très polarisé (sillage plasma ou ionique).  Dans les cristaux de plasma 2D, les interactions entre microparticules sont influencées par ce sillage ionique, ce qui entraîne le couplage des modes d’ondes dans le plan et hors plan en un nouveau mode hybride sans cisaillement du réseau cristallin et déclenche l'instabilité de couplage de mode (MCI) qui peut faire « fondre » le cristal. Des 'points chauds' localisés dans les spectres des phonons du réseau cristallin sont une des signatures typiques de ce mode hybride. La fusion induite par le couplage de modes ne peut être déclenchée que si : (i) les modes se croisent, et (ii) la friction du gaz neutre est suffisamment faible.

Dans ce séminaire, une revue des études expérimentales sur les ondes, les relations de dispersion des phonons et l'instabilité de couplage de mode dans les cristaux coulombiens bidimensionnels est présentée.  Une méthode d'imagerie améliorée permettant la mesure simultanée des trois modes d'ondes (longitudinal et transversal dans le plan, hors plan) est décrite. Cette méthode est utilisée pour mettre en évidence la formation de modes hybrides et le déclenchement de l'instabilité du couplage de mode. Les principales étapes de l'instabilité du couplage de mode sont analysées. À son début, la synchronisation du mouvement des microparticules à la fréquence du mode hybride est observée. L'orientation spatiale de la synchronisation des trajectoires observées correspond bien aux directions où le mode hybride a le taux de croissance le plus élevé. Lorsque l'instabilité est complètement développée, un front de fusion se forme dans le cristal. La propagation de ce front a des similitudes avec la propagation de la flamme dans la matière réactive ordinaire. Enfin, il est démontré expérimentalement qu'une excitation mécanique externe d'un cristal coulombien 2D stable peut déclencher l'instabilité du couplage de mode et conduire à la fusion complète de ce cristal.

La conférence est pour tout public et le café est servi dès 11h30.

Études expérimentales de cristaux coulombiens bidimensionnels dans les plasmas: ondes et instabilités - Lénaïc Couedel (USaskatchewan)