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Programme
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Outils de base : cours de mise à niveau facultatifs
- 1h : Brigitte Leridon : Introduction au langage de la seconde quantification (télécharger les transparents)
- 3h : Benjamin Canals : Notions de base de théorie des groupes et des représentations linéaires des groupes finis (télécharger les transparents)
- 3h : Marie-Bernadette Lepetit : Calculs ab initio pour les nuls (TP sur un code) (télécharger les transparents)
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Concepts fondamentaux
- 2h : Marie-Bernadette Lepetit : De l’atome à la structure de bande en passant par les interactions magnétiques (télécharger les transparents)
- 2h : Marc Gabay : Des transitions de phases aux phénomènes critiques (aspects fondamentaux) (télécharger les transparents)
- 2h : Brigitte Leridon : Supraconductivité conventionnelle (théorie BCS) (télécharger les transparents)
- 3h : Fabrice Bert : Magnétisme : états fondamentaux (FM, Ferri, AFM, PM), excitations élémentaires (ondes de spin) (télécharger les transparents)
- 2h : Béatrice Grenier : Cristallographie et techniques expérimentales associées (télécharger les transparents, compléments)
- 2h : Laurent Cario : Grandes classes de composés à propriétés électroniques remarquables (télécharger les transparents)
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Cours avancés : Focuss
- 1h : Marc Gabay : Des transitions de phases aux phénomènes critiques (concepts avancés) (télécharger les transparents)
- 2h : Yann Gallais : Supraconductivité non conventionnellexx (télécharger les transparents)
- 2h : Werner Paulus : Oxydes non-stœchiométriques : synthèse, réactivité et complexité structurale
- 1h : Julien Robert : Magnétisme avancé (liquide, verre, glaces de spin, frustration versus désordre) (télécharger les transparents)
- 2h : Ricardo Lobo : Les multiferroïques (télécharger les transparents)
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Techniques d’investigation de la matière
- 1h00 : Pierre Bordet : Quelle technique expérimentale pour quelle information ? (télécharger les transparents)
- 1h30 : Marino Marsi : Dynamique ultrarapide étudiée par ARPES (télécharger les transparents)
- 1h30 : Sylvain Petit : Neutrons Inélastiques (télécharger les transparents)
- 1h30 : Vinh TaPhuoc : Conductivité optique (statique + résolue en temps) (télécharger les transparents)
- 1h30 : Andrei Rogalev : Hard X-ray Magnetic Circular Dichroism : Application to spintronics materials) (télécharger les transparents)
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Exposés d’ouverture
- 1h : David Carpentier : Isolants topologiques
- 1h : Nathalie Viart : Les méthodes de synthèse ou élaboration de matériaux. (télécharger les transparents)
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Visites de labos
- Visite Institut Néel : télécharger la présentation
- Visite LNCMI
- Visite ILL
Introduction au langage de la seconde quantification
Syllabus (cours de mise à niveau de 60 minutes)
Introduction au langage de la seconde quantification
Brigitte Leridon
Ce cours est une introduction au langage de la seconde quantification pour les fermions. Il se propose de donner les outils de calcul nécessaires à la compréhension de la théorie BCS.
Syllabus (cours de mise à niveau de 180 minutes)
Notions de base de théorie des groupes et des representations linéaires des groupes finis
Benjamin Canals
L’objectif de ce cours est d’introduire à la structure algébrique des groupes, en faisant le lien avec la notion de symétrie en physique. Ce lien sera notamment abordé dans le cadre des representations linéaires des groupes finis. Il s’agit d’une contribution élémentaire et les pré-requis sont largement couverts par le niveau de la Licence Universitaire (L3).
Le plan ci-après se propose d’être un peu plus spécifique (mais pas contractuel…).
- Introduction à la théorie des groupes
- Structure grossière
- Structure fine
- Correspondances entre groupes
- Operations d’un groupe sur un espace
- Introduction aux représentations linéaires des groupes finis
- Introduction (intuition et principes)
- Représentations, symétries et quelques remarques physiques
- Structure des représentations
- Constructions ad-hoc et propriétés algébriques
- Retour à la physique
Calculs ab initio pour les nuls
Syllabus (cours de mise à niveau de 180 minutes)
Calculs ab initio pour les nuls (TP sur un code)
Marie-Bernadette Lepetit
Après une courte introduction aux calculs de structure électronique le cours sera sous forme de travaux pratiques sur ordinateur. Les particpants seront invités à faire des calculs simples à l’aide des codes CRYSTAL (bases atomiques gaussiannes) et/ou Quantum Expresso (bases d’ondes planes).
Il est nécessaire pour ce faire d’avoir un ordinateur portable avec un client ssh installé de manière à pouvoir se connecter sur le serveur de calculs où seront les logiciels.
- pour linux : installer un client ssh,
- pour windows :: installer par exemple
- Putty (http://www.putty.org)
- Bitvise ssh (http://www.bitvise.com/ssh-client-d...)
- OpenSSH (http://www.funix.org/fr/windows/mai... ?ref=ssh&page=menu)
Plus d’informations sur le site http://www.funix.org/fr/windows/ssh.htm
Plan du cours
- Approximation de Born-Oppenheimer
- Résoudre le problème électronique
- Approximation à 1-e
- Champ moyen (Hartree-Fock)
- Fonctionelle de la densité
De l’atome à la structure de bande en passant par les interactions magnétiques
Syllabus (cours de 120 minutes)
De l’atome à la structure de bande en passant par les interactions magnétiques
Marie-Bernadette Lepetit
L’objectif de ce cours est de montrer comment l’on passe de la description d’un atome isolé à celle d’un crystal. On détaillera donc la manière dont la structure électronique d’un atome est modifiée par la présence des autres atomes du cristal, puis les interactions dominantes entre atomes. Enfin l’on verra comment l’on passe d’un atome à une structure de bande.
- Les fortes corrélations électroniques, qu’est ce que c’est ?
- L’atome dans son environnement
- Levée de dégénéréscence orbitalaire
- La théorie de champs de ligands
- Quelques exemples classique d’environnements
- Etat fondamental atomique
- Les paramètres importants
- Exemples
- La distorsion de Jahn-Teller
- Levée de dégénéréscence orbitalaire
- Interaction entre deux atomes
- Quels atomes/orbitales atomiques participent à la physique de basse énergie ?
- Différents termes du couplage
- Quelles interactions effectives, quel contenu ?
- Mécanismes de transfert
- Mécanismes d’échange
- Influence de la géométrie
- Systèmes non pontés
- Systèmes pontés
- Couplage entre atomes à plusieurs couches ouvertes
- Le système infini
- La structure de bande
- Les ordres à longue portée
Des transitions de phases aux phénomènes critiques
Syllabus (cours de 120+60 minutes)
Des transitions de phases aux phénomènes critiques
Marc gabay
References
-
M. Héritier, « Physique de la Matière Condensée : des atomes froids aux supraconducteurs à haute température critique », EDP Sciences, Chap. 2-5.
- M. Le Bellac Des phénomènes critiques aux champs de jauge.
- P. Chaikin, T. Lubensky Principles of Condensed Matter Physics.
Plan du cours
- Première partie
- Classification zoologique d’Ehrenfest.
- Concept de symétries brisées : symétrie rime (généralement) avec entropie.
- Introduction d’un paramètre d’ordre.
- Deuxième partie
- Champ moyen de Weiss.
- Énergie libre de Landau au voisinage de Tc.
- Troisième partie
- Paramètre d’ordre à 2 composantes (modèle XY), à 2 dimensions (2D) : fluctuations de grandes longueurs d’ondes. Quasi-ordre de phase.
- Défauts topologiques : description heuristique de la transition Berezinskii-Kosterlitz-Thouless (BKT).
- Quatrième partie
- Fluctuations au voisinage de Tc : longueur de corrélation.
- Approche du groupe de renormalisation, points fixes.
- Lois d’échelle pour le potentiel thermodynamique, exposants critiques.
La supraconductivité conventionnelle
Syllabus (cours de 120 minutes)
La supraconductivité conventionnelle
Brigitte Leridon
Ce cours propose une introduction à la supraconductivité à l’attention des non-spécialistes ou des débutants dans le domaine. Les principales propriétés des supraconducteurs seront décrites, ainsi que la théorie phénoménologique de Ginzburg et Landau. La théorie microscopique de Bardeen-Cooper-Schrieffer (théorie BCS) sera présentée. On définira ce qu’est la supraconductivité « conventionnelle » par opposition à la supraconductivité non-conventionnelle.
- Phénoménologie de la supraconductivité
- Théorie phénoménologique de Ginzburg et Landau
- Equation de London
- Supraconducteurs de type I ou II
- Théorie microscopique BCS
- Mécanisme d’appariement-paires de Cooper
- Etat fondamental, excitations, paramètre d’ordre, densité d’états...
Syllabus (cours de 180 minutes)
Magnétisme
Fabrice Bert
Le but de ce cours de base est d’introduire le magnétisme des matériaux pour un public débutant dans le domaine. A partir des notions microscopiques de spin, de moment magnétique, d’interaction d’échange introduites dans le cours de M.-B. Lepetit, on dérivera les différents comportements magnétiques de la matière, depuis l’état paramagnétique haute température aux transitions de phase vers les états ordonnés classiques (ferro-, antiferro-, ferri- magnétisme) en distinguant les notions de magnétisme localisé et de magnétisme itinérant. On décrira les excitations collectives, ondes de spins, de ces états ordonnés. Au-delà des états ordonnés, on introduira la notion d’état désordonné verre de spin à partir de l’interaction RKKY. Tout au long de ce cours, on s’attachera à préciser les signatures expérimentales des différents états magnétiques et on insistera sur les techniques expérimentales usuelles du magnétisme, locales et macroscopiques.
- Paramagnétisme (hautes températures)
- susceptibilités
- loi de Curie
- Curie Weiss
- Etats ordonnés.
- Ferromagnétisme : traitement champ moyen de la transition
- Excitations ondes de spin.
- Domaines et parois, anisotropie, cycle d’hystéresis.
- Antiferromagnétisme, ferrimagnétisme
- Magnétisme itinérant
- Para et diamagnétisme du gaz d’électrons.
- Instabilité (critère de Stoner).
- Réponse à une impureté et interaction RKKY
- Notion de verre de spin
- Hystéresis
- Dynamique lente
Cristallographie et techniques expérimentales associées
Syllabus (cours de 120 minutes)
Cristallographie et techniques expérimentales associées
Béatrice GRENIER
Ce cours de base s’adressera aux personnes non familières avec la cristallographie et/ou les techniques de diffraction. Il comportera 2 parties, toutes deux illustrées par quelques exemples. L’objectif de la première partie sera d’acquérir une bonne connaissance de la description d’un cristal dans l’espace direct (groupes ponctuels, motif et réseau, plans réticulaires, groupes d’espace, …), et au final d’être capable de lire et de comprendre la description des 230 groupes d’espace dans les Tables Internationales de Cristallographie. L’objectif de la seconde partie sera tout d’abord de devenir familier avec le concept de réseau réciproque, ensuite d’apprendre les concepts fondamentaux de la diffraction par un cristal : conditions de diffraction, facteurs de structure et conséquences des opérations de symétrie du groupe d’espace sur les intensités diffractées, c’est-à-dire sur la symétrie du cliché de diffraction et sur les règles d’extinction. Enfin, quelques exemples d’expériences de diffraction seront présentés, en rapport avec les concepts fondamentaux discutés pendant le cours.
Quelques notions sur les structures magnétiques seront brièvement abordées pendant ce cours (groupes ponctuels et d’espace magnétiques, vecteur de propagation, facteur de structure magnétique pour les neutrons).
Plan du cours :
Partie 1 – Cristallographie dans l’espace direct
- Symétrie d’orientation (groupes ponctuels et classes de Laue)
- Symétrie de translation (réseau et motif, mailles conventionnelles, réseaux de Bravais, rangées et plans réticulaires)
- Symétrie de position (groupes d’espace)
Partie 2 – Diffraction : cristallographie dans l’espace réciproque
- Le réseau réciproque (définition et propriétés)
- Diffraction X et neutronique par un cristal (loi de Bragg, amplitude diffusée par un atome, facteur de structure, symétrie du réseau réciproque et règles d’extinction)
- Expériences (que mesure-t-on et dans quel but ? exemples d’expérience de diffraction sur poudre et sur monocristal)
Syllabus (cours de 120 mn)
Grandes classes de composés à propriétés électroniques remarquables :
Des composés connus à la recherche de nouveaux composés.
Laurent Cario
Partie 1 : Structures et propriétés des grandes classes de composés connus
1. Principaux types structuraux
2. Oxydes de métaux de transition
3. Chalcogénures de métaux de transition
Partie 2 : Recherche de nouveaux composés inorganiques
1. Synthèse et recherche exploratoire de nouveaux composés
2. Outils de rationalisation en chimie inorganique
3. Conception raisonnée de nouveaux composés inorganiques
Supraconductivité non-conventionnelle
Syllabus (cours de 120 mn)
Supraconductivité non-conventionnelle
Yann Gallais
Dans ce cours, je ferai un tour d’horizon de la supraconductivité non-conventionnelle pour laquelle la théorie BCS classique, avec son appariement médié par l’interaction électron-phonon ne s’applique pas. Ce cours introduira certains mécanismes clés pouvant donner lieu à un appariement non-phononique de type BCS comme l’échange de fluctuations de spin. Les manifestations expérimentales de la supraconductivité non-conventionnelle seront également décrites. J’insisterai notamment sur les différentes sondes, directes ou indirectes, de la symétrie du paramètre d’ordre supraconducteur. Les questions ouvertes, nombreuses, seront également soulignées.
Plusieurs systèmes seront abordés dans le cours. Je prendrai comme point départ l’hélium 3 superfluide et les composés à Fermions lourds, sans doute les premiers exemples d’appariements BCS non-conventionnels. Puis je me focaliserai principalement sur les deux systèmes les plus étudiés jusqu’à présent, du fait notamment de leur haute température critique : les cuprates supraconducteurs et les supraconducteurs au fer.
En conclusion j’essaierai de dégager les points communs entre les différents systèmes supraconducteurs non-conventionnels. J’insisterai notamment le rôle des corrélations électroniques et sur la proximité de phases électroniques, ordonnées ou fluctuantes, pouvant éventuellement être en compétition avec la supraconductivité.
Plan du cours
- Symétries et supraconductivité : énéralités
- Mécanismes d’appariements électroniques
- Interaction Coulombienne et supraconductivité
- Appariement triplet dans l’3He
- Appariement singulet dans les cuprates et des les pnictures de Fer : rôle des fluctuations de spin
- Approches de couplage fort et physique de Mott
- Sondes de la supraconductivité non-conventionnelle
- Sonder l’anisotropie du paramètre d’ordre
- Sonder de la phase du paramètre d’ordre
- Modes collectifs supraconducteurs
- Supraconductivité non-conventionnelle et proximité d’ordres électroniques : quelques exemples
- La supraconductivité ferromagnétique dans les fermions lourds
- Pseudogap et supraconductivté dans les cuprates
- Coexistence et compétition avec le magnétisme dans les pnictures de Fer
Oxydes non-stœchiométriques : synthèse, réactivité et complexité structurale
Syllabus (cours de 120 minutes)
Oxydes non-stœchiométriques : synthèse, réactivité et complexité structurale
Werner Paulus
Des oxydes non stœchiométriques peuvent intercaler ou libérer l’oxygène, parfois jusqu’à une quantité importante. Habituellement, ces réactions nécessitent des températures élevées, lié à la mobilité réduite d’oxygène vers les basses températures. En effet, la mobilité du ion oxygène est limitée à basse température en raison de son assez grand rayon, d’environ 1,4 Å, et de sa double charge négative.
Cependant on trouve pour quelques oxydes une mobilité ionique dès la température ambiante, ce qu’il est intéressant pour des applications technologiques comme capteurs ou les membranes/électrolytes dans les piles à combustibles tout oxyde (SOFC). La mobilité de l’oxygène à température modérée, voire température ambiante, peut ainsi être utilisée comme « outil » original pour synthétiser de nouvelles et imprévisibles phases. Des outils appropriés, comme l’électrochimie, permettent également de contrôler directement et quantitativement l’intercalation et/ou la desintercalation d’oxygène, et rendre la cinétique de réaction accessible pour l’étude in situ de la structure et des propriétés dynamiques.
Nous allons présenter ici des exemples représentatifs, principalement d’oxydes avec une structure de type Perovskite ou Rudlessden-Popper, où les changements de la stœchiométrie en oxygène sont accompagnées par des transitions de phase, avec la formation de nouvelles phases métastables, ou avec une mise en ordre de la charge ou des atomes d’oxygène intercalés jusqu’à très grand échelle. Ces transitions/réactions sont également discutées en terme de dynamique de réseau, ce qui permet de comprendre la diffusion de l’oxygène à basse température comme un mécanisme assisté par des phonons.
References
- 1. Lattice Dynamics to Trigger Low Temperature Oxygen Mobility in Solid Oxide Ion Conductors, W.Paulus, H. Schober, S. Eibl, M. Johnson, T. Berthier, O. Hernandez, M. Ceretti, M. Plazanet, K. Conder, C. Lamberti, J. Am. Chem. Soc. 130 (47) 16080-85 (2008)
- 2. From T to T’-La2CuO4 via Oxygen Vacancy Ordered La2CuO3.5, M. Ikbel Houchati, M. Ceretti, C. Ritter and W. Paulus, Chem. Mater. 2012, 24, 3811-3815
- 3. Time-Resolved in situ studies of oxygen intercalation into SrCoO2.5 performed by neutron diffraction and X-ray absorption spectroscopy, Ronan Le Toquin, Werner Paulus, Alain Cousson, Carmelo Prestipino, Carlo Lamberti, J. Am. Chem. Soc. 128 (2006) 13161-13174
- 4. Anisotropic oxygen diffusion at low temperature in perovskite-structure iron oxides, Satoru Inoue, Masanori Kawai, Noriya Ichikawa, Hiroshi Kageyama, Werner Paulus, Yuichi Shimakawa, Nature Chemistry, 2 (2010) 213-217
Syllabus (cours de 60 minutes)
Magnétisme avancé
Julien Robert
- Concepts et ingrédients de base
compétitions d’interaction, notion de dégénérescence, quelques exemples de réseaux frustrés, degré de frustration d’un système, faits expérimentaux, etc. - Rôle des fluctuations thermiques et quantiques
ordre par le désordre (sélection entropique, fluctuations de point zero) - Exemples d’états magnétiques exotiques (et leurs excitations élémentaires)
aspects classiques : liquides et glace de spin, contraintes locales, phases de coulomb
aspects quantiques : notion d’intrication, liquides et cristaux quantiques - Les sondes expérimentales du magnétisme frustré
Syllabus (cours de 120 minutes)
Les multiferroïques
Ricardo Lobo
Les composés multiferroïques présentent une coexistence de, au mois, deux ordres ferroïques (ferroélectricité, ferromagnétisme et ferroélasticité principalement). Actuellement, il existe un grand intérêt dans les composés où la ferroélectricité coexiste et interagit avec un ordre magnétique. Nous allons traiter plusieurs questions sur l’interaction magnéto-électrique et l’origine des phénomènes ferroïques dans ces matériaux. Ce cours sera divisé en deux parties :
- Propriétés de base des multiferroïques
- Ordres ferroïques
- Classes et types de multiferroïques
- Propriétés macroscopiques
- Phénoménologie
- Principales théories microscopiques
- L’Électromagnon
- Couplage statique vs. couplage dynamique
- Excitation fondamentale ou particule hybride
- Spéctroscopie de l’électromagnon
- Excitation magnétique ou excitation électrique
- Contrôle de l’électromagnon
Quelle technique expérimentale pour quelle information ?
Syllabus (cours de 60 minutes)
Quelle technique expérimentale pour quelle information ?
Pierre Bordet
On fera une revue brève et synthétique des différentes méthodes expérimentales d’investigation
des propriétés, structurales, physiques et thermodynamiques relevant des thématiques du GDR.
On mettra notamment l’accent sur le type d’information accessible pour chaque méthode.
- Diffraction et analyse structurale
- Spectroscopies (optiques, neutrons, muon, RMN...)
- Mesures Magnétiques
- Mesures Electriques
- Mesures Thermodynamiques.
Syllabus (cours de 90 minutes)
Dynamique ultrarapide étudiée par ARPES
Marino Marsi
- ARPES : technique pour étudier les bandes électroniques dans les solides
- Quelques exemples de matériaux complexes étudiés par ARPES
- Les matériaux hors équilibre : les états électroniques excités
- Spectroscopies ultrarapides (pompe-sonde) pour l’étude des états excités
- ARPES ultrarapide : principe, quelques détails expérimentaux
- Exemples d’applications de l’ARPES ultrarapide (composés de Mott, supraconducteurs à haute Tc, isolants topologiques).
Syllabus (cours de mise à niveau de 180 minutes)
Neutrons Inélastiques
Sylvain Petit
- Introduction : les neutrons, pour quoi faire ? observer les structures et leur dynamique
- Diffraction et structures atomiques
- Structures à grande échelle
- Dynamique : relaxation, phonons, ondes de spin, fluctuations
- Les grands centres de diffusion neutronique
- Interaction neutron matière et section efficace de diffusion
- Interaction d’origine nucléaire (longueur de diffusion) et magnétique (spin)
- Règle d’Or de Fermi
- Diffraction par une poudre et par un cristal
- Loi de Bragg
- Intensité diffractée
- Modèles de structure.
- Quelques notions sur le principe de mise en œuvre des « neutrons polarisés »
- Exemple sur le cas de la mesure du facteur de forme
- Diffusion inélastique
- 3-axes et temps de vol
- Mesure des courbes de dispersion
- Analyse dans le cadre du modèle des ondes de spin
Syllabus (cours de 90 minutes)
Conductivité optique (statique + résolue en temps)
Vinh TaPhuoc
Ce cours s’attache à décrire les techniques de spectroscopie optique (statique et pompe-sonde) appliquée au solide et s’adresse aux personnes non familières à ces méthodes expérimentales. Il a pour but de permettre une lecture critique d’articles dans lesquels ces techniques de mesure sont employées. Dans une première partie, nous nous intéresserons au principe, aspects techniques et (un peu) théoriques, et limitations expérimentales. La seconde partie sera consacrée à décrire ce que ces expériences permettent de sonder (excitations électroniques, phonons). Une troisième partie donnera quelques exemples d’applications.
- Principe de base, aspects techniques et limitations.
- La spectroscopie optique, pour sonder quoi ?
- Exemples d’applications (isolants de Mottsupraconductivité, multiferroïques,...)
Hard X-ray Magnetic Circular Dichroism : Application to spintronics materials
Syllabus (cours de mise à niveau de 90 minutes)
Hard X-ray Magnetic Circular Dichroism : Application to spintronics materials
Andrei Rogalev
Recent developments in the synchrotron radiation instrumentation have made possible the production of high flux of hard X-ray photons (2 - 15 keV) with flexible polarization [1]. Magnetic circular dichroism (MCD), the difference in the absorption or reflection of magnetic samples using left- and right-handed circularly polarized light has been widely exploited in the visible and soft X-ray spectral regions to provide useful information on the electronic and magnetic properties of magnetically ordered systems [2].
This talk reviews the recent advances in magnetic circular dichroism experiments in the hard X-ray energy range which covers K-edges of transition metals, L-edges of rare-earths, L-edges of 4d and 5d metals and M-edges of actinides. After giving a short introduction to the principles of X-ray MCD spectroscopy, we shall focus on the experimental aspects and the main strengths of this technique. These are quantitative determination of the element and orbital selective magnetic moments and their anisotropies using magneto-optical sum rules [3]. Hard X-ray MCD measurements that have been performed at the ESRF beamline ID12 on a wide variety of magnetic systems promising for spintronics applications have contributed to a deeper understanding of the microscopic origin of magnetism in these materials. This includes the study of the layer-by-layer magnetic structure in ferromagnets and antiferromagnets, induced magnetism at interfaces, local magnetic moments and their interactions in ferromagnetic semiconductors and half-metalic double perovskites. Finally, determination of the origin of magnetism in diluted magnetic semiconductors is shown as an example of great potentialities of hard X-ray MCD.
References
[1] J. Goulon et al, J. Synch. Rad., 5 (1998) 232.
[2] Magnetism and Synchrotron Radiation, eds. by E. Beaurepaire, F.Scheurer, G. Krill and J.-P. Kappler, Springer-Verlag, Berlin, 2001.
[3] P. Carra et al, Phys. Rev. Lett., 70 (1993) 694.
Syllabus (cours de 60 minutes)
Isolants topologiques (ou propriétés géométriques et topologiques des structures de bandes)
David Carpentier
L’objectif de ce cours est d’introduire les outils permettant de saisir la nature topologique d’une phase isolante ou semi-métallique dans un solide. Je commencerai donc pas introduire la notion de transport parallèle dans une structure de bande : comment faire évoluer de façon cohérente un état de Bloch avec son quasi-moment. Cela permettra d’introduire la notion de connexion et de courbure de Berry. Nous verrons ensuite que ces outils permettent de déterminer l’existence de structures de bande particulières pour lesquelles un choix unique de phase pour l’ensemble des états d’une bande est impossible : les isolants topologiques.
- Introduction à la notion de transport parallèle
- Rappels de théorie de Bloch
- Phase de Berry, Courbure de Berry
- Introduction aux propriétés topologiques de bandes
- Choix de phase globale sur la zone de Brillouin, "flux de Berry global" et nombre de Chern
- Propriétés topologiques et états de bord
- Au delà : spin-orbite, renversement du temps et invariant de Kane-Mele
Les méthodes de synthèse ou élaboration de matériaux
Syllabus (cours de 60 minutes)
Les méthodes d’élaboration de matériaux
Nathalie Viart
- Les bases
- Réactions à l’état solide. Méthode céramique
- Réactions en phase liquide. Méthodes de chimie douce : précipitations de précurseurs mixtes (hydroxydes ou complexes), voie sol-gel.
- Réactions en phase vapeur. Dépôt et transport chimiques en phase vapeur. Dépôts physiques en phase vapeur : pulvérisation cathodique, ablation laser, épitaxie par jet moléculaire
- Les particularités expérimentales
- Mécano-synthèse
- Synthèse par combustion
- Synthèse micro-onde
- Synthèse hydrothermale
- Utilisation d’agents structurants
- Projection plasma
- Pyrolyse de solutions (Spray pyrolysis)
- Croissance de monocristaux
Ce sont principalement des matériaux inorganiques qui serviront d’illustrations pour les méthodes de synthèse exposées, avec toutefois quelques exemples de matériaux hybrides organiques/inorganiques.
Un large ensemble de mises en forme des matériaux sera présenté : massif, poudres, matériaux poreux, monocristaux, couches minces.