Alexie Boyer et Benjamin Apffel, lauréats des Grands Prix de thèse 2022 de la SFP

Elle a obtenu deux résultats remarquables : le premier a été la mise en évidence des processus de diffusion quantique de l’électron ionisé sur le potentiel de la molécule. Ces mesures permettent de connecter les temps de photo-ionisation à la distribution spatiale de la lacune électronique laissée dans la molécule. Ce type de mesure n’avait jamais été réalisé sur des systèmes contenant plusieurs dizaines d’atomes. La précision de ces mesures permet une résolution temporelle attoseconde, et démontre une sensibilité à des interactions généralement négligées comme les interactions quadripolaires.

Le second résultat le plus marquant est la réalisation des premières expériences de photo-ionisation par impulsion XUV ultra brève de grandes biomolécules - des protéines - résolues en temps. Ces études ont permis de mettre en évidence des mécanismes de séparation de charges ultrarapides conduisant notamment au transfert de protons et à la dissipation d’énergie vibrationnelle. Cette étude permettra une meilleure compréhension au niveau quantique des processus de radiolyse et de dommage radiatif.

Son travail repose sur la modification de la relation de dispersion des ondes à la surface d’un liquide à l’aide d’un champ électrique appliqué (électrostriction). Le liquide est rendu inhomogène spatialement en imposant le champ sur un domaine limité de l’espace ou, de façon plus originale, dans le domaine temporel (le champ est alors imposé aléatoirement en temps). Il met alors en évidence des phénomènes de localisation des ondes hydrodynamiques dans le domaine temporel (PRL 2022a) ainsi que la conversion de fréquence d’un paquet d’ondes (PRL 2022b). Une autre application de cette méthode concerne le contrôle non intrusif des ondes de surface, tel que l’analogue hydrodynamique des effets de réfraction des lentilles accordables et des guides d’ondes de l’optique (PNAS 2023).

Un second aspect de son travail utilise le phénomène bien connu de la stabilisation par vibrations hautes fréquences (dans l’esprit du pendule inversé de Kapitza). En hydrodynamiques, ces dernières génèrent de nombreux effets contre-intuitifs: une bulle de gaz peut descendre dans un liquide, ou bien une couche de liquide plus dense peut être stabilisée au-dessus d'un liquide moins dense. Les expériences menées durant sa thèse explorent ces thématiques et démontrent en particulier qu'un objet peut flotter à l’interface inférieure d’une couche de liquide stabilisée au-dessus une couche d'air (Nature 2020). Il a ensuite étendu cet effet à des orientations de stabilisation quelconques, menant par exemple à la flottaison d’un objet sur un mur de liquide vibré (PNAS 2021).