Études expérimentales de cristaux coulombiens bidimensionnels dans les plasmas: ondes et instabilité (Lénaïc Couëdel)

Webséminaire de Lénaïc Couëdel (University of Sasktchewa, Saskatoon, Canada - Laboratoire PIIM, CNRS, Marseille Université, France) donné dans le cadre du Réseau des Plasmas Froids le 24 Janvier 2023 à 16h00.

Les plasmas poussiéreux 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 plan est aussi présent. En raison du fort champ électrique dans 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 plan et hors plan en un nouveau mode hybride 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 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.