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
SUPERVISORS
Luca Perfetti
LSI, Ecole Polytechnique, 91128 Palaiseau cedex
Tel : 01 69 33 45 56 - Fax : 01 69 33 45 54
Email : luca.perfetti@polytechnique.edu
PRESENTATION
This research internship aims to introduce modern condensed matter physics, which is both an endless source of subjects for fundamental research and gives rise to countless technological advances. The diversity of materials, the complexity of artificial structures that we know how to make, the extreme conditions to be met, all this makes the condensed matter one of the most wide and varied branch, as well as a sector in continuous renewal as it is in direct contact with the latest technologies.
The research internship takes place in a state-of-the-art laboratory where the intern will get acquainted with a growing field of physics; learn new concepts, new techniques, both experimental and theorical. Finally, they can make the experience of what is research, a field where creativity and imagination are essential qualities, getting off the beaten track the daily lot.
EXAMPLE OF PROPOSED PROBLEMS
- Materials with strange properties, to explore, understand and design the properties and mechanisms that is responsible: high-temperature superconductors, spin ladders, materials with colossal magnetoresistance, nanostructured and self-assembly materials, etc. that raise a lot of questions: quantum phase transition, dynamics of electronic correlation, electronic and magnetic fluctuations, etc.
- Nanostructures and mesoscopic physics: with very small artificial structures, we enter a world between macroscopic and microscopic, where reigns quantum mechanics. Coherent electronic transport in molecules, carbon nanotubes, two-dimensional layers of graphene or semiconductors; superconductivity and proximity magnetism; statistical properties of charge or spin transfer; elemental cells for quantum computer, based on Josephson junctions or single-electron transistors; spin dynamics in magnetic nanostructures, etc.
EXAMPLE OF TECHNIQUES USED
According their choice, the intern will face techniques from a wide range (detection, development, characterization): ultra-low noise electronics, nuclear magnetic resonance, electron paramagnetic resonance, ultrafast optic microscopy, electron microscope, X ray and synchrotron radiation, scanning tunneling or atomic force microscopy, photons, electrons or mass spectroscopy, photoemission, nanoelectron lithography and nanofabrication in white room, molecular-beam epitaxy, cryogenics, intense magnetic fields, high pressure, etc.
Students that have theorical can do their research internship on modeling or simulation of modern phenomena in modern condensed matter physics. Theorical approaches use statistic physics and quantum mechanics methods (analytical and/or digital) of systems with a large of number of degrees of freedom.
Course language: French
- Teaching coordinator: Le Hur Karine
- Teaching coordinator: Perfetti Luca