Le neutron libre interagit avec les noyaux des atomes constituant la matière. Selon son moment ou vecteur d’onde, son énergie et éventuellement son spin, différentes interactions peuvent avoir lieu.
Les différentes interactions
Le neutron est capturé par le noyau d’un atome.
Le neutron est diffusé sans perte d’énergie.
Le neutron échange une partie de son énergie avec la matière.
Le neutron excite les mouvements ou les états internes du matériau.
Mesurer l’interaction neutronique
La mesure des variations du vecteur d’onde Q et/ou du spin des neutrons permet d’obtenir des informations sur les propriétés de la matière étudiée.
✔ La longueur d’onde du neutron est proche des dimensions des structures présentes dans la matière.
✔ L’énergie du neutron est comparable aux énergies de mouvement des atomes et des excitations du matériau.
Des neutrons adaptés à l’étude de la matière
Les neutrons ayant une longueur d’onde comprise entre 1 Å et 15 Å, correspondant à des énergies de 0,4 meV à 80 meV, sont particulièrement adaptés à l’exploration de la matière à l’échelle atomique.
Les techniques neutroniques
Réflectomètre
Diffractomètre
SANS
Spectromètre
Imagerie neutronique
Selon les propriétés recherchées, différents instruments sont utilisés afin d’étudier la structure cristalline, les nanostructures, les excitations, les interfaces ou encore les propriétés magnétiques des matériaux.