Descriptif

RESPONSABLE

Luca Perfetti
LSI, Ecole Polytechnique, 91128 Palaiseau cedex
Tél : 01 69 33 45 56 - Fax : 01 69 33 45 54
Mél : luca.perfetti@polytechnique.edu

PRESENTATION

Ce stage de recherche vise à faire découvrir la physique de la matière condensée moderne, qui est à la fois une source inépuisable de sujets de recherche fondamentale mais aussi qui donne lieu à d’innombrables avancées technologiques. La diversité des matériaux, la complexité des structures artificielles que l’on sait fabriquer, les conditions extrêmes auxquelles on peut les soumettre font de la matière condensée une des branches les plus vastes et les plus variées de la physique, ainsi qu’un secteur en perpétuel renouveau car en prise directe avec les dernières technologies.

Le stage de recherche consiste en un stage dans un laboratoire de pointe au sein duquel le stagiaire va se familiariser avec un domaine de la physique en pleine expansion, apprendre de nouveaux concepts, de nouvelles techniques, qu’elles soient expérimentales ou théoriques. Enfin le stagiaire pourra faire lui même l’expérience de ce qu’est la recherche, un domaine où la créativité et l’imagination sont des qualités essentielles, et sortir des sentiers battus le lot quotidien.
Les stages pourront avoir lieu en France ou à l’étranger.

EXEMPLES DE PROBLEMATIQUES PROPOSEES

- Matériaux aux propriétés étranges, qu’il s’agit d’explorer, de comprendre et modéliser les propriétés et les mécanismes qui en sont responsables : supraconducteurs à haute température critique, échelles de spin, matériaux à magnéto-résistance colossale, matériaux nano-structurés, auto-assemblés, etc. qui soulèvent de nombreuses questions : transitions de phase quantiques, dynamique des corrélations électroniques, fluctuations électroniques et magnétiques, etc.

- Nanostructures et physique mésoscopique : avec des structures artificielles aux dimensions très réduites, on entre dans un monde entre le macroscopique et le microscopique, où la mécanique quantique est reine. Transport électronique cohérent dans des molécules, des nanotubes de carbone, des couches bidimensionnelles de graphène ou de semi-conducteurs ; supraconductivité et magnétisme en régime de proximité ; propriétés statistiques du transport de charge ou de spin ; cellules élémentaires pour l’ordinateur quantique, à bases de jonctions Josephson ou de transistors à un électron ; dynamique des spins dans des nanostructures magnétiques, etc.

EXEMPLES DE TECHNIQUES UTILISEES

Le stagiaire, selon son propre choix, sera confronté à quelques techniques parmi un ensemble très vaste (détection, élaboration, caractérisation) : électronique ultra-bas bruit, résonance magnétique nucléaire, résonance paramagnétique électronique, microscopie optique ultra-rapide, microscopie électronique, rayons X et rayonnement synchrotron, microscopie à effet tunnel ou force atomique, spectroscopie de photons, d’électrons ou de masse, photo-émission, nano-lithographie électronique et nano-fabrication en salle blanche, épitaxie par jets moléculaires, cryogénie, champs magnétiques intenses, hautes pressions, etc.

Les élèves ayant des inclinations plus théoriques pourront effectuer un stage de recherche sur la modélisation ou la simulation de phénomènes modernes en physique de la matière condensée. Les approches théoriques utilisent des méthodes (analytiques et/ou numériques) de la physique statistique et de la mécanique quantique des systèmes ayant un grand nombre de degrés de liberté.

Langue du cours : Français