Le transfert d'électrons photo-induit est au cœur de nombreux processus physiques, par exemple dans l'aimantation des matériaux. La quête pour comprendre et maîtriser ce procédé ultrarapide a longtemps été poursuivie en vain, sans réponse à la question de savoir si les électrons induisent un mouvement atomique, ou vice versa.

Pour répondre à cette question, l'équivalent atomique du paradoxe de la poule et de l'œuf, un consortium de scientifiques dirigé par l'Institut de physique de Rennes (CNRS/Université de Rennes 1) a utilisé un laser à rayons X (X-FEL) situé à Stanford.

Cet instrument de dernière génération permet d'observer, en temps réel, les électrons et les atomes qui composent la matière. Dans le système étudié, des expériences ont montré que la lumière déclenche la distorsion ultrarapide de la structure moléculaire des atomes de cobalt. Cela conduit au transfert d'atomes de fer vers des atomes de cobalt, rendant ainsi le système magnétique.

Cette recherche, Publié dans Chimie de la nature le 7 décembre 2020, montre qu'il est possible de distinguer la dynamique électronique du mouvement atomique à l'échelle du dixième de millionième millionième de seconde (ou 100 femtosecondes).

Cela ouvre la voie au développement d'une science capable de contrôler les matériaux par la lumière.