Amélie Juhin, responsable

Domaine d’expertise

Mon activité de recherche est centrée sur la mesure et l’interprétation de spectroscopies magnétiques sur rayonnement synchrotron (le Dichroïsme Circulaire Magnétique des rayons X ou XMCD, et le RIXS-MCD : Diffusion Résonante Inélastique des rayons X) appliquées à différents systèmes: molécules-aimants, nanoparticules cœur-coquille, multicouches magnétiques, ferrofluides. Les campagnes de mesures sur rayonnement synchrotron représentent une part importante de mon activité. Par ailleurs, je modélise les spectroscopies de cœur grâce à deux approches théoriques : la théorie des multiplets en champ de ligand (LFM), et la Théorie de la Fonctionnelle de la Densité (DFT).

Mes recherches s’organisent autour de trois thématiques.

1. La première porte sur le magnétisme moléculaire et le photomagnétisme, qui sont des activités phares de l’équipe MIMABADI (Ph. Sainctavit et M.-A. Arrio). Grâce à un réseau de collaborations (l’ICMCB et le CRPP à Bordeaux, l'ICMMO à Orsay, l'IPCM à Paris, l’Université de Florence, qui réalisent les synthèses et les greffages) nous avons accès à des matériaux possédant des propriétés magnétiques exceptionnelles, sur lesquels nous réalisons des mesures de spectroscopie magnétique (XAS et XMCD) sur rayonnement synchrotron qui sont par la suite interprétées grâce à des calculs.  En effet, de nombreuses questions du magnétisme moléculaire ne peuvent pas être résolues par les mesures classiques du magnétisme et seules les mesures issues des spectroscopies magnétiques de rayons X peuvent apporter une information précieuse et originale :

-mesure des moments magnétiques de spin et d’orbite de l’atome absorbeur,

-mesure des moments magnétiques ou des courbes d’hystérèse des monocouches ou sous monocouches d’aimants greffées sur des surfaces,

-détermination de la nature des couplages, ferromagnétiques ou antiferromagnétiques, entre ions magnétiques,

-magnétisme des ligands et implication de la polarisation magnétique de la liaison chimique dans l’ordre magnétique local.

 

2. La deuxième thématique concerne le développement des spectroscopies magnétiques avec des rayons X durs, i.e., le XMCD et le RIXS-MCD au seuil K des éléments 3d. Ces spectroscopies sont intéressantes car elles permettent d’une part de mesurer le magnétisme du « bulk », et d’autre part, de travailler avec des environnements d’échantillons où les électrons sont absorbés (cellules enclumes diamants pour les mesures à haute pression, réacteur catalytique aves des gaz sous pression, cellules liquides) et qui requièrent les propriétés pénétrantes des rayons X durs. Le RIXS-MCD est une nouvelle spectroscopie magnétique (photon-in, photon-out) que j’ai contribué à démarrer en 2010 pendant mon post-doc. En collaboration avec P. Glatzel et M. Rovezzi (ligne ID26 de l’ESRF) et M. Sikora (Université de Cracovie, Pologne), un certain nombre de résultats originaux ont déjà été obtenus.

La structure de nanoparticules cœur-coquille bimagnétiques (fournis par le groupe du CIN2 à Barcelone, Pr J. Nogués) à base d’oxydes de fer et de manganèse, a été élucidée grâce au RIXS-MCD qui a permis de montrer l’existence d’une couche d’oxyde mixte à l’interface cœur – coquille et de donner une estimation de son épaisseur en combinant les données de RIXS-MCD avec celles de TEM-EELS.

 Les propriétés magnétiques de ferrofluides (liquides magnétiques constitués de nanoparticules de ferrites en suspension dans un solvant) ont été mesurées en phase liquide et en phase gelée à basse température par RIXS-MCD, grâce à une cellule liquide développée lors de la thèse de Niéli Daffé (2016). Les échantillons de ferrofluides sont synthétisés par l’équipe de S. Neveu et V. Dupuis au laboratoire PHENIX (UPMC).

Le XMCD au seuil K des ions 3d(gamme des X durs) est une spectroscopie qui existe depuis les années 80, mais qui ne connaît pas le même succès que le XMCD aux seuils L_2,3 (gamme des X mous) car son interprétation est difficile. En dépit de quelques tentatives pour développer une méthode théorique permettant de calculer les spectres, l’analyse des signaux  XMCD au seuil K reste qualitative (voire semi-quantitative dans des cas simples comme le fer métallique). Pouvoir donner une interprétation fiable des signaux XMCD à haute énergie, c'est ouvrir le XMCD à tout un domaine du magnétisme jusque-là largement sous-exploité. C’est l’objet de la thèse de Nadejda Bouldi (bourse de thèse du LabEx MATISSE en cofinancement avec le Synchrotron SOLEIL) en collaboration avec Ch. Brouder, M. Calandra (équipe Théorie Quantique des Matériaux) et F. Baudelet (ligne ODE, SOLEIL).

La troisième thématique porte sur l’interprétation et le calcul de différentes spectroscopies. Je m’intéresse en particulier à la spectroscopie Boorman - en collaboration avec Frank de Groot (Université d’Utrecht),  S. Collins du synchrotron DIAMOND (UK), Yves Joly (Institut Néel, Grenoble)-, la dépendance angulaire du RIXS et le calcul de spectres d’absorption optique en collaboration M. Haverkort (Heidelberg, Allemagne). 

 

Research highlights

• Electronic and magnetic properties of magnetic nanosized objects: molecular magnets grafted on surfaces, core-shell nanoparticles, ferrofluids, photomagnetic systems.
• Experimental and theoretical  aspects of soft and hard x-ray spectroscopies
• Development of RIXS-MCD, a novel (photon-in, photon out)  magnetic spectroscopy

 

Experimental methods: core level spectroscopies with synchrotron radiation 

• (Micro) X-ray Absorption Spectroscopy (XAS)
• X-ray Emission Spectroscopy (XES)
• Resonant Inelastic X-ray Scattering (RIXS)
• Magnetic Spectroscopies: XMCD (X-ray Magnetic Circular Dichroism) and RIXS-MCD

 

Theoretical methods: modelling of core level spectroscopies and dichroisms (XAS, RIXS, XMCD, XNLD, XNCD)

• Single particle calculations (DFT, DFT+U) : QUANTUM-ESPRESSO, FEFF
• Multielectronic calculations (Ligand Field Multiplet Theory) : Quanty, TT MULTIPLETS
• Tensor analysis of spectroscopies

Fonction et rattachement

CURRENT POSITION

2010 –             Permanent Research Scientist (since October 2010), 1^st Class (CR1) since October 2014

                        National Center for Scientific Research (CNRS), France

                        Lab. Institut de Minéralogie, Physique des Matériaux et Cosmochimie (IMPMC), Paris

E-mail adress

amelie.juhin(at)upmc.fr

Carrière

EDUCATION

2008                PhD in Physics and Chemistry of Materials, with honours (defended on 24^th Oct. 2008), Sorbonne Universités-Université Pierre and Marie Curie (UPMC), France. Thesis: Electronic and structural properties of substitutional Cr³⁺ in crystals: an experimental and theoretical study (Supervisor: Prof. Georges Calas)

2005                Master of Science, with honours, major in Materials Sciences and Nano-Objets,

Sorbonne Universités-UPMC, rank: 1^st/42 students

2003                “Agrégation” in Physics and Chemistry (highest competitive examination for teachers)

École Normale Supérieure (Cachan), France

2002                Bachelor of Science, with honours, major in Physical Chemistry

École Normale Supérieure (Cachan) and Université Paris Sud (Orsay), France

2000                Fellow of the École Normale Supérieure (Cachan), one of the most competitive French “Grandes Ecoles”, providing excellent under- and post-graduate formation.

Publications

V. Vercamer, M. Hunault, G. Lelong, M. Haverkort, G. Calas, Y. Arai, H. Hihiya, L. Paulatto, C. Brouder, M.-A. Arrio and A. Juhin. Calculation of optical and K pre-edge absorption spectra for ferrous iron of distorted sites in oxide crystals, accepted in Physical Review B.

J. Li, N. Menguy, M.-A. Arrio, Ph. Sainctavit, A. Juhin, Y. Wang, H. Chen, O. Bunau, E. Otero, Ph. Ohresser and Y. Pan. Controlled cobalt doping in the spinel structure of magnetosome magnetite: new evidences from element- and site-specific X-ray magnetic circular dichroism analyses, Journal of the Royal Society Interface 13, 20160355(2016).

G. Vanko, A. Bordage, M. Papai, K. Haldrup, P. Glatzel, A.-M. March, G. Doumy, A. Britz, A. Galler, T. Assefa, D. Cabaret, A. Juhin, T. B. van Driel, K. S. Kjaer, A. Dohn, K. B. Moller, H. T. Lemke, E. Gallo, M. Rovezzi, Z. Nemeth, E. Rozsalyi, T. Rozgonyi, J. Uhlig, V. Sundstrom, M. M. Nielsen, L. Young, S. B. Southworth, C. Bressler, and W. Gawelda. Detailed Characterization of a Nanosecond-Lived Excited State: X-ray and Theoretical Investigation of the Quintet State in Photoexcited [Fe(terpy)₂]²⁺, Journal of Physical Chemistry C, 119, 5888-5902 (2015).

A. Juhin, Ph. Sainctavit, K. Ollefs, M. Sikora, A. Filipponi, P. Glatzel, F. Wilhelm and A. Rogalev. X-ray Magnetic Circular Dichroism measured at the Fe K-edge with a reduced intrinsic broadening: X-ray Absorption Spectroscopy versus Resonant Inelastic X-ray Scattering measurements, Journal of Physics Condensed Matter 28, 505202 (2016).

S. F. Jafri, E. S. Koumousi, Ph. Sainctavit, A. Juhin, V. Schuler, O.Bunǎu, D. Mitcov, P. Dechambenoit, C. Mathonière, R. Clérac, E. Otero, Ph. Ohresser, Ch. Cartier dit Moulin, and M.-A. Arrio. Large Orbital Magnetic Moment Measured in the [TpFe^III(CN)₃]⁻ Precursor of Photomagnetic Molecular Prussian Blue Analogues, Inorganic Chemistry 55, 6980-6987 (2016).

L. Verger, O. Dargaud, G. Rousse, E. Rozsalyi, A. Juhin, D Cabaret, M. Cotte, P. Glatzel, and L. Cormier. Spectroscopic Properties of Cr³⁺ in the Spinel Solid Solution ZnAl_2−xCr_xO₄, Physics and Chemistry of Minerals, 43, 33-42 (2016).

A. Juhin, A. López-Ortega, M. Sikora, C. Carvallo, M. Estrader,S. Estradé, F. Peiró, M. D. Baró, Ph. Sainctavit, P.Glatzel, and J. Nogués. Direct evidence for an interdiffused intermediate layer in bi-magnetic core-shell nanoparticles, Nanoscale, 20, 11911-11920 (2014).

A. Juhin, Ch. Brouder and F. de Groot. Angular Dependence of Resonant Inelastic X-ray Scattering: A Spherical Tensor Expansion, Central European Journal of Physics, 12, 323-340 (2014).

M. M. Van Schooneveld, A. Juhin, C. Campos-Cuerva, T. Schmitt, and F. de Groot. Origin of Low Energy d-d Excitations Observed on Wet Chemically Prepared Cobalt Bearing Nanoparticles by 2p3d Resonant X-ray Emission Spectroscopy, Journal of Physical Chemistry C, 117, 14398 (2013).

O. Bunau, M.A. Arrio, P. Sainctavit, L. Paulatto, M. Calandra, A. Juhin, V. Marvaud, and C. Cartier dit Moulin. Understanding the Photomagnetic Behavior in Copper Octacyanomolybdates, Journal of Physical Chemistry A, 116, 8678-8683 (2012).

M. M. Van Schooneveld, R. Kurian, A. Juhin, K.J. Zhou, J. Schlappa, V. N. Strocov, T. Schmitt, and F.M.F. de Groot. Electronic Structure of CoO Nanocrystals and a Single Crystal Probed by Resonant X-ray Emission Spectroscopy, Journal of Physical Chemistry C, 29, 15218 (2012).
 
P. S. Miedema, P. Ngene, A. M. J. van der Eerden, T.-S. Weng, D. Nordlund, D. Sokaras, R. A. Mori, A. Juhin, P. de Jongh and F. M. F. de Groot. In-situ X-ray Raman spectroscopy of LiBH₄, Physical Chemistry Chemical Physics 14, 5581-5587 (2012).

L. R. Aramburo, E. de Smit, B. Arstad, M. M. van Schooneveld, L. Sommer, A. Juhin, T. Yokosawa, H. W. Zandbergen, U. Olsbye, F. M. F. de Groot, and B. M. Weckhuysen. X-ray Imaging of Zeolite Particles at the Nanoscale: Influence of Steaming on the State of Aluminum and the Methanol-To-Olefin Reaction, Angewandte Chemie International Edition 51, 3616-3619 (2012).

U. Deka, A. Juhin, E. A. Eilertsen, H. Emerich, M. A. Green, S. T. Korhonen, B. M. Weckhuysen, and A. M. Beale. Confirmation of Isolated Cu²⁺ ions in SSZ-13 Zeolite as Active sites in NH₃-selective catalytic reduction, Journal of Physical Chemistry C 116, 4809–4818 (2012).

A. Bordage, E. Balan, J. P. R. De Villiers, R. Cromarty, A. Juhin, C. Carvallo, G. Calas, P. V. Sunder Raju, and P. Glatzel, V oxidation state in Fe-Ti oxides by High-Energy Resolution Fluorescence Detected X-ray Absorption Spectroscopy, Physics and Chemistry of Minerals 38, 449-458 (2011).

A. Bordage, Ch. Brouder, E. Balan, D. Cabaret, A. Juhin, M.-A. Arrio, Ph. Sainctavit, G. Calas and P. Glatzel, Electronic structure and local environment of substitutional V³⁺ in grossular garnet Ca₃Al₂(SiO₄)₃ : K-edge X-ray Absorption Spectroscopy and first-principles modeling, American Mineralogist 95, 1161-1171 (2010).

M. Sikora, A. Juhin, T.-S.Weng, Ph. Sainctavit, C. Detlefs, F. M. F. de Groot, and P. Glatzel. Strong K-edge XMCD effect in magnetite using photon in - photon out spectroscopy, Physical Review Letters 105, 037202 (2010) and ESRF Highlights 2010, 18-19. Spotlight on the ESRF website.

A. Juhin, F. M. F. de Groot, G. Vankó, M. Calandra and Ch. Brouder. Angular dependence of core hole screening in LiCoO₂: A DFT+U calculation of the oxygen and cobalt K-edge x-ray absorption spectra, Physical Review B 115115 (2010).

D. Cabaret, A. Bordage, A. Juhin, M. Arfaoui and E. Gaudry. First-principles calculations of x-ray absorption spectra at the K-edge of 3d transition metals: an electronic structure analysis of the pre-edge. Invited article in Physical Chemistry Chemical Physics, special issue ‘Recent Developments in X-ray Absorption Spectroscopy’, 12, 5619 (2010).

Ch. Brouder, D. Cabaret, A. Juhin and Ph. Sainctavit. Effect of vibrations on the pre-edge features of x-ray absorption spectra, Physical Review B 115125 (2010).

A. Juhin, G. Morin, E. Elkaim, D. J. Frost, F. Juillot and G. Calas. Structure refinement of a synthetic knorringite Mg₃(Cr_0.8Mg_0.1Si_0.1)₂Si₃O₁₂, American Mineralogist 95, 59-63  (2010).

A. Juhin, Ch. Brouder, M-A. Arrio, D. Cabaret, Ph. Sainctavit, E. Balan, A. Bordage, A. P. Seitsonen, G. Calas, S. G. Eeckhout and P. Glatzel. X-ray Linear Dichroism in cubic compounds: the case of Cr³⁺ in MgAl₂O₄, Physical Review B 78, 195103 (2008). 

Ch. Brouder, A. Juhin, A. Bordage and M-A. Arrio. Site symmetry and crystal symmetry: a spherical tensor analysis, Journal of Physics Condensed Matter 20, 455205 (2008).   

A. Juhin, G. Calas, D. Cabaret, L. Galoisy and J-L Hazemann. Structural relaxation around substitutional Cr³⁺ in pyrope garnet, American Mineralogist 93, 800-805 (2008).  

A. Juhin, G. Calas, D. Cabaret, L. Galoisy and J-L. Hazemann. Structural relaxation around substitutional Cr³⁺ in MgAl₂O₄, Physical Review B 76, 054105 (2007)

Prix et distinctions

AWARDS

2016                CNRS Bronze Medal (Highest distinction in France for young scientists)

2015                Outstanding Young Scientist Award (Farrel Lytle Prize) of the International X-ray Absorption Society for my “contribution to the understanding of X-ray Dichroism and Resonant Inelastic X-ray Scattering”

2012                Award of Scientific Excellence of the CNRS

2010                Best Poster Award of the European Synchrotron Radiation Facility

2008                Best Communication Award, International Conference on Defects in Insulating Materials (Aracaju, Brazil), 2008

2002                International Cooperation Award of the École Normale Supérieure de Cachan for setting up an official partnership with the Australian Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation

Etablissements fréquentés

PREVIOUS POSITIONS

2008 – 2010    Post-doctoral Research Associate. Mentor: Prof. Frank de Groot

                        Inorganic Chemistry and Catalysis, Debye Institute, Utrecht University (Netherlands)

2006                Visiting PhD student (Sept-Oct. 2006). Mentor: Prof. Nicola Marzari

                        Dept of Materials Science and Engineering, Massachusetts Institute of Technology (USA)

Clubs, sociétés savantes et associations

MEMBERSHIPS OF SCIENTIFIC SOCIETIES

2015 –             Member of “Association Française des Utilisateurs de Rayonnement Synchrotron“

2014 –             Member of EUSPEC network (Modern Tools for Spectroscopy on Advanced Materials)

2008 – 2012    Member of “Société Française de Minéralogie et de Cristallographie”