Institut des
NanoSciences de Paris
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Thèmes de recherche

Les recherches réalisées dans cette équipe ont pour but le contrôle et la manipulation des propriétés électroniques, vibrationnelles ou magnétiques de nanostructures de semiconducteurs ou de polymères. Les systèmes étudiés sont des boîtes et des puits quantiques semiconducteurs, des nanofils inorganiques et organiques, des puits quantiques semi-magnétiques, des couches nanométriques de semiconducteurs ferromagnétiques, des nanocavités semiconductrices phononiques.

En lien avec les thématiques de l’information quantique, l’un des objectifs est d’étudier et de contrôler, à l’échelle de nano-objets individuels, les propriétés de cohérence spatiale et temporelle des excitations électroniques. La création et la manipulation d’états quantiques, en particulier macroscopiquement cohérents, par des expériences de contrôle cohérent à deux faisceaux ont été réalisées. Le développement d’expérience d’optique quantique pour l’étude de sources à photons uniques est en cours. Les limitations apportées aux propriétés de cohérence temporelle par l’environnement (charges ou spins nucléaires) mais également la possibilité d’utiliser cet environnement pour contrôler les états quantiques (spin) sont activement étudiées.

Dans le domaine de l’électronique de spin, la compréhension des phénomènes liés au spin dans des nanostructures dopées, magnétiques ou non, est fondamentale pour utiliser le spin comme vecteur de l’information. La spectroscopie Raman électronique sous champ magnétique permet l’étude détaillée des excitations collectives et individuelles de spin de gaz d’électrons polarisés en spin en vue de l’utilisation des ondes de spin pour transporter une information. D’autres vecteurs de transport de l’information, les parois magnétiques, sont étudiées dans des semiconducteurs ferromagnétiques modèles permettant une compréhension nouvelle et approfondie de la dynamique de paroi. Les techniques laser pompe-sonde sont utilisées pour la manipulation ultra-rapide de l’aimantation ou d’états de spin dans des nanostructures. Récemment la manipulation de l’aimantation par des ondes acoustiques de surface a été développée en collaboration avec l’équipe « Acoustique pour les Nanosciences ».

L’ingénierie de phonons se développe grâce à la conception de nanocavités semiconductrices phononiques et à leur étude conjointe par spectroscopie Raman et acoustique picoseconde (en collaboration avec l’équipe « Acoustique pour les Nanosciences »). La spectroscopie vibrationnelle de nanofils individuels a permis récemment d’étudier les modifications de structure dues à la croissance unidimensionnelle.

La physique des effets à N-corps est développée à la fois sur le plan théorique et expérimental. La réflexion théorique développée depuis de longues années sur la nature exacte des bosons composites a conduit à une théorie à N corps extrêmement originale proposant une nouvelle représentation diagrammatique. Elle rend possible le traitement de nombreux problèmes ardus tant dans le domaine de la physique des semiconducteurs, des supraconducteurs, en physique nucléaire ou dans le domaine de l’information quantique. Expérimentalement les phénomènes quantiques collectifs dans les semiconducteurs sont étudiés en utilisant les excitons indirects dans un piège spatial.