Le GDR

Contexte international/national et motivation de la création du GDR
Les plasmas froids font l’objet de recherches dans la grande majorité des pays et des réflexions sur les problématiques émergentes et les verrous existants sont l’objet de nombreux rapports et publications. On citera notamment les articles parus dans J. Phys. D: Appl. Phys en 2012 et 2017 [1,2] dont l’objectif est de dresser une “roadmap” du domaine des plasmas froids. Co-signée par un ensemble d’experts internationaux reconnus (38 dans l’article de 2017 dont plusieurs travaillent en France), l’édition 2017 terminait son introduction par les paragraphes suivants qui décrivent parfaitement la situation et qui montrent que les besoins exprimés pour soutenir la création de ce GDR sont partagés par une grande partie de la communauté internationale :

“While the scientific and technological advances highlighted in the Roadmap are testimony to the innovativeness of our field, the number of research groups working in more fundamental areas that enable these advances is decreasing. There are many root causes for this trend, one being that funding is increasingly being focused on applications with there being less investment in developing the fundamental plasma models, computational techniques and algorithms and diagnostics needed to support the application driven advancements of the field. If this trend continues unabated, the health of the low temperature plasma field is at risk. The enviable track record of the low temperature plasma field in the development of plasmas as an enabling technology for a vast range of technologies shows that the support of fundamental research in the past has paid off.
The field of low temperature plasmas depends on nurturing and supporting new generations of scientists and engineers involved in plasma science, modeling and diagnostics. The training of this next generation of scientists and engineers in the fundamentals of plasma science becomes an increasingly challenging task particularly in view of the growing interdisciplinary nature of the field. As the field moves forward and the technological advances emerging from the field continue to provide societal benefit, we should also continue to make investments in the fundamentals of plasma science that underpin this technological advancement, and enable the career advancement of the next generation.”

La communauté nationale est constituée d’environ 300 chercheurs, enseignant-chercheurs et ingénieurs de recherche, plus un nombre très important de doctorants et post-doctorants. En dehors de quelques “gros” laboratoires dédiés à l’étude des plasmas et/ou des lasers, de nombreux chercheurs étudient ces milieux dans des laboratoires dont ce n’est pas le cœur de métier (on peut estimer le nombre de ces laboratoires à une quarantaine).

Le constat exprimé par l’article de 2017 rejoint les préoccupations des chercheurs français [3]. Depuis quelques années, les financements sur projet ont conduit la communauté nationale travaillant sur les plasmas froids à s’intéresser aux nombreuses applications de ces procédés en s’éloignant du cœur de métier qu’est l’étude du plasma en lui-même. De plus, la participation à des conférences thématiques tournées autour des nombreuses applications a eu pour conséquence l’éparpillement de la communauté nationale. Ainsi, les occasions de se réunir pour échanger et collaborer autour de l’étude du plasma en lui-même se sont raréfiées.
Une réflexion a alors démarré au niveau national pour trouver des moyens qui permettraient aux ingénieurs, chercheurs et doctorants de se retrouver et de se fédérer autour des recherches sur le plasma en lui-même en focalisant sur les aspects fondamentaux qui régissent ces milieux. Le point d’orgue de cette réflexion a eu lieu à Toulouse fin 2019 lors des 1ères Rencontres Scientifiques Plasmas Froids et Lasers, soutenues par l’ensemble des laboratoires impliqués dans la recherche sur les plasmas froids, et qui ont réuni une centaine de participants issus de 27 laboratoires différents. Une table ronde s’est tenue afin de réfléchir à une structure qui permettrait de
pérenniser ces moments d’échanges favorisant les collaborations et le partage de connaissances sur les plasmas froids. Les discussions ont mis en avant la pertinence d’une structure de type GDR et se sont poursuivies après ces rencontres grâce à l’implication de nombreuses personnes qui ont souhaité s’investir dans sa mise en place.

Cette structure permet de fédérer notre communauté et de lui donner une visibilité internationale. En focalisant sur les aspects fondamentaux des plasmas froids, de nouvelles percées pourront voir le jour sur la compréhension de ces milieux, certes étudiés de longue date, mais qui comportent toujours de nombreux verrous en ce qui concerne leur formation, leurs propriétés et leur contrôle. En parallèle, des applications à fort impact économique, environnemental et sociétal verront certainement le jour grâce aux retombées de ces recherches amont initiées et développées grâce au GDR. Les recherches concernées couvriraient l’ensemble des plasmas froids créés par décharge ou par laser, des basses aux hautes pressions, à l’équilibre ou hors équilibre, en interaction avec des liquides ou des solides … De nombreux aspects multi-échelles (spatiales et temporelles) et interdisciplinaires pourront ainsi y être abordés en couplant les recherches expérimentales, théoriques et numériques.

Au niveau national, le GDR est complémentaire et partenaire des autres structures impliquant les plasmas froids. Il y a bien entendu le Réseau Technologique des Plasmas Froids de la MITI du CNRS dont le périmètre scientifique est proche mais dont la mission englobe principalement la formation et le transfert de compétences. Du fait de ces missions, le réseau concerne une communauté plus large, pluridisciplinaire, avec des chercheurs et des ingénieurs soucieux de se former et de s’informer sur des techniques qu’ils connaissent peu voire pas du tout, souvent en lien avec les applications. La communauté concernée par le GDR est plus disciplinaire et concerne plus spécifiquement des spécialistes des plasmas froids. En focalisant sur les aspects fondamentaux et en jouant un rôle d’incubateur pour de nouvelles collaborations et de nouveaux projets scientifiques, le GDR offrira de nouvelles possibilités d’interaction à la communauté. Bien que le recoupement soit plus restreint, on peut également citer le réseau FEMTO de la MITI qui est orienté vers les sources laser femtosecondes. Ces sources sont utilisées par des membres de la communauté pour créer des plasmas et les activités au sein du GDR se focaliseront sur la partie plasma plutôt que sur la source laser en elle-même. Le GDR interagira avec ces réseaux et bénéficiera de leurs compétences lorsque les problématiques rencontrées seront particulièrement dépendantes des aspects technologiques de création ou de diagnostics des plasmas et des lasers. On citera également la Division Plasmas de la Société Française de Physique qui regroupe les plasmas froids, chauds et astrophysiques. Son rôle est plus orienté vers l’interaction entre ces 3 communautés, la promotion de la science des plasmas et la communication auprès du grand public.
Les plasmas froids et lasers sont également abordés dans quelques GDR non entièrement consacrés aux plasmas froids comme ACOS-CHOCOLAS (pour l’interaction laser/matière), HAPPYBIO (pour les applications des plasmas à la biologie) et SUIE (pour la formation par plasma d’analogues aux suies). Ces GDR abordent des aspects très ciblés et des interactions seront envisagées sur ces points précis Le GDR LEPICE, qui traite aussi de plasmas et de lasers, se consacre à l’étude de milieux produits à très haut flux d’énergie où les plasmas sont dans des régimes de température et de densité très éloignés de ceux traités ici.
Sous l’égide de l’INSIS et principalement dans le cadre des disciplines de la section 10, ce GDR couvre des thématiques d’intérêt également pour l’INP, l’INC et l’INSU.

[1] S. Samukawa et al., The 2012 Plasma Roadmap, J. Phys. D: Appl. Phys. 45, 253001 (2012)
[2] I. Adamovich et al., The 2017 Plasma Roadmap: Low temperature plasma science and technology, J. Phys. D: Appl. Phys. 50
323001 (2017)
[3] Rapport de conjoncture 2019 de la Section 10 du Comité National de la Recherche Scientifique