Magnétisme, cristallographie, basses températures, azote liquide… Immersion au cœur de l’Institut Néel, le laboratoire de recherche fondamentale en physique de la matière condensée, situé sur la presqu'île grenobloise.

À l’approche de l'évènement anniversaire “Louis Néel, 50 ans après le Nobel” qui a eu lieu les 10 et 11 juin 2021, l'émission du magazine des sciences était entièrement consacrée à l’Institut Néel qui nous a ouvert ses portes le 21 mai 2021 le temps d’un après-midi.

Pour réécouter le reportage "Au cœur de l'Institut Néel", diffusé le 2 juin 2021 sur les ondes de RCF Isère, c'est juste ici ⬇

Un labyrinthe de physique 

C’est dans les interminables couloirs de l’Institut Néel d’une superficie de 21 500 m², que j’ai commencé par me perdre. Toute personne extérieure aurait été désorientée dans ce véritable labyrinthe de physique. Florence Fernandez, chargée de communication de l’institut Néel et du CNRS, m'a accompagnée vers le bâtiment administratif pour la première étape de ma visite. 

Une femme à la direction de l'Institut Néel

Laurence Magaud, en poste depuis janvier 2021, nous a présenté l'activité de l'Institut. 

C'est un laboratoire de recherche fondamentale, en physique mais aussi en chimie, de ce que l'on appelle la matière condensée : les solides et les liquides. On travaille sur les matériaux, leurs propriétés, tout ce qui attrait au quantique. On a aussi d'autres activités autour de la biologie, de la santé, de l'environnement, et du spatial. Un spectre assez large.

La directrice nous a raconté brièvement l'histoire de l'Institut et l'origine de son nom. 

L'Institut Néel a un peu plus de dix ans. Il est issu de la fusion de quatre gros laboratoires qui étaient sur le site depuis bien longtemps mais aussi d'équipes qui sont venues du campus. Au moment où il a été créé, il a fallu choisir un nom, celui d'un très grand physicien, Louis Néel, qui a eu le prix Nobel de physique en 1970 pour les théories qu'il a développé liées au magnétisme. C'était aussi un homme public, quelqu'un qui a œuvré pour la place de la science sur Grenoble. Il a fondé les laboratoires du CEA, puis du CNRS, œuvré pour l'installation de l'Institut de Laue-Langevin, l'ILL. Tous ces laboratoires et cet Institut international ont fait que ensuite, lorsqu'il a fallu choisir un emplacement pour  installer le synchrotron européen, l'ESRF, c'est Grenoble qui a été choisi. Il a vraiment eu un impact très fort sur l'aspect scientifique grenoblois. Un exemple à suivre. 

Pour fêter le cinquantenaire du prix Nobel de Néel, l’Institut a décidé de mettre en ligne sous forme d’archives ouvertes la science produite par Louis Néel, sur la plateforme HAL.

Cela correspond à une démarche actuelle, de mettre à disposition du public la science que l'on fait. C'est aussi une démarche historique, savoir ce que quelqu'un comme Louis Néel a pu faire, quels étaient ses articles fondateurs, c'est très important pour nous et cela peut intéresser un public un peu plus large

Nora Dempsey, scientifique grenobloise a été récompensée de la prestigieuse médaille de l’innovation, décernée par le CNRS, qui récompense les personnalités dont les recherches exceptionnelles ont conduit à des innovations marquantes sur le plan technologique.

Nora Dempsey est une directrice de recherche du CNRS. Elle travaille sur des aspects fondamentaux du magnétisme sur des aimants et le renforcement de leurs propriétés magnétiques, et aussi leur application au niveau de petits dispositifs, de petits aimants, qui permettent par exemple de faire de la détection de molécules, et notamment de molécules cancéreuses. Nous sommes un laboratoire de recherche fondamentale. Jusqu'à il y a une vingtaine d'années, on opposait recherches et applications. Nora est un bel exemple de ce lien entre recherche fondamentale qui aboutit à des applications, qui à leur tour posent des questions et qui font que l'on retourne vers la recherche. 

Une fourmilière internationale de scientifiques 

Toujours guidée par Florence Fernandez,  je suis ensuite allée à la rencontre des chercheurs, enseignants-chercheurs, ingénieurs, doctorants et techniciens qui travaillent sur un vaste champ de recherche scientifique, allant du magnétisme à la supraconductivité en passant par la nanoélectronique quantique. 

C'est un gros laboratoire, nous sommes entre 450 et 500 personnes. On dit qu'il représente 1% du CNRS. On a une soixantaine de nationalités en présence au moment où on a des stagiaires.

Laurence Magaud, Directrice de l'Institut Néel 

Le physiquarium, berceau de vocations scientifiques

Aller en reportage dans un Institut de recherche fondamentale ne rime pas avec ennui, bien au contraire ! Le physiquarium, inauguré en 2014, est un espace de vulgarisation et de médiation scientifique qui regorge de manipulations ludiques pour faire découvrir la physique à ceux qui le souhaitent. La pièce est découpée en différents pôles, qui représentent les domaines d'activité du laboratoire : Les basses températures, le magnétisme et la cristallographie. 

On a fait un partenariat avec le rectorat pour développer un programme qui s'appelle School at physiquarium. Dans ce cadre-là, on accueil essentiellement des classes de première et terminale, ici, à la journée, pour  faire des expériences. On l'ouvre également au grand public lors des journées de la fête de la Science, on a bon espoir d'accueillir de nouveau du public à l'automne, puisqu'il s'agit du trentième anniversaire de la fête de la Science. 

Florence Fernandez, Chargée de communication de l'Institut Néel 

Laurent Ranno, enseignant-chercheur à l’Université Grenoble Alpes et à l’Institut Néel nous a rejoint pour de petites démonstrations. 

➡Retrouvez ci-dessous un THREAD regroupant des capsules vidéos dont les démonstrations de Laurent Ranno. 

[THREAD]

Vidéos inédites des coulisses de l'@InstitutNeel/@CnrsAlpes

#1 Pôle Magnétisme - Physiquarium de l'Institut Néel, espace de vulgarisation et de médiation scientifique

👨Laurent Ranno, Enseignant-chercheur @InstitutNeel/@UGrenobleAlpes pic.twitter.com/CWZSXdgqqS

— Magazine des Sciences (@MagDSciences) June 2, 2021

L'azote liquide, le café du matin des chercheurs 

Suite de la visite vers une bonbonne de stockage d’azote, qui est un élément essentiel pour les chercheurs travaillant à basses températures. En effet, l’azote, à l’état liquide, est cryogénique. Les chercheurs de l’Institut peuvent venir remplir en libre service un diwar, un récipient bien isolé thermiquement qui fonctionne comme une bouteille thermos par exemple. Gare aux brûlures à -200°C.

L'azote liquide va terminer son voyage à l'état gazeux, dans l’atmosphère, composée d’environ 80%  d’azote, 20% d’oxygène et moins de 1% de gaz rare.

L’atelier du SERAS, le Service d’Etudes et de Réalisation d'Appareillages Scientifiques

Un des domaines d’application de l’Institut Néel est le spatial. Emmanuel Roy, responsable du pôle SERAS de l’Institut et du CNRS nous a montré une des pièces fabriquées par l’atelier : un prototype de nano satellite.

 Dans un coin de l’atelier, une pièce héberge plusieurs imprimantes 3D. Cette méthode de fabrication additive consiste à déposer de la matière petit à petit, par superposition, à l’endroit voulu, et ainsi créer des pièces assez complexes en fonction des besoins spécifiques des chercheurs. 

Printemps 2020 : Confinement. Plusieurs personnes se sont largement mobilisées pour combler au manque d'équipement qu'il y a eu au début de cette crise sanitaire. On a fabriqué beaucoup de visières destinées à des docteurs, des kinés, mais aussi des commerçants. L'équipe se relayait toutes les 24h pour récupérer les pièces qui sortaient des impressions et les préparer pour les distribuer.

Emmanuel Roy

Le bâtiment M, M comme mystérieux

Dans ce bâtiment, on travaille sur des questions de cohérence quantique, d'informatique quantique. On étudie des technologies prometteuses. Toutes les expériences dans ce bâtiment consistent à étudier de près un élément très spécifique de ces technologies prometteuses, pour avoir leurs caractéristiques à froid, améliorer leur rendement électrique, et leur performance énergétique par exemple. On est très aidés tous les jours par les techniciens cryogénie et électronique. 

Victor El Homsy

Le plus grand liquéfacteur de France, centre névralgique de l’Institut

C'est ici que toutes les personnes qui ont besoin d'azote liquide ou d'hélium, des liquides cryogéniques, viennent se fournir. Raphaël Iannone, du pôle liquéfacteur, nous explique la fonction du bâtiment. 

On va liquéfier l'hélium gazeux en hélium liquide. On distribue 450 000 L d'hélium par an . Il y a des kilomètres et des kilomètres de tuyauterie avec les installations que l'on fournit autour et tout revient chez nous, c'est recomprimé, nettoyé et cela repart. On fait des boucles, et ainsi il y a seulement 10% de pertes par an. Etant donné que l'hélium est cher et rare, cela permet de diminuer le coût pour les chercheurs du laboratoire. 

Merci beaucoup à Florence Fernandez et Laurence Magaud pour le temps consacré et leur amabilité. Merci également à tous les intervenants pour leurs explications passionnantes.

➡Intervenants :

• Florence Fernandez, chargée de communication, Institut Néel/CNRS
• Laurence Magaud, Directrice de l’Institut Néel
• Laurent Ranno, enseignant chercheur UGA/Institut Néel
• Emmanuel Roy, Responsable du pôle SERAS, Institut Néel/CNRS 
• Grigor Kapoujyank, pôle SERAS, Institut Néel/CNRS
• Victor El Homsy, Doctorant, 1ère année, équipe QuantECA, Institut Néel/CNRS (Bâtiment M)
• Raphaël Iannone, pôle liquéfacteur, Institut Néel/CNRS

➡Liens utiles : 

• Programmation de l’évènement "Louis Néel, 50 ans après le Nobel"
• Site internet de l’Institut Néel 
• Vidéos inédites des coulisses de l'Institut Néel sur Twitter

Un article rédigé par Maïa SALLIER, stagiaire en communication scientifique chez RCF Isère et réalisatrice du Magazine des sciences.