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Accueil du site > Transport hors-equilibre dans les fils quantiques et les nanotubes de carbone

PROPOSITION DE SUJET DE THESE
Années 2010-2013

Nom Laboratoire : Laboratoire de Physique des Solides

Code d’identification CNRS : UMR8502

Nom du responsable de la thèse : Ines Safi Téléphone : 01 69 15 69 28 e-mail : safi@lps.u-psud.fr

Lieu de la thèse : Batiment 510, Centre Universitaire, 91405 ORSAY

 

TITRE : Transport hors-équilibre dans les fils quantiques et le nanotubes de carbone

 

Projet scientifique :

Un métal est ordinairement décrit comme un gaz de fermions en interactions coulombiennes faibles. Ces fermions ne sont pas les électrons nus mais des « quasi-particules de Landau », des sortes d’électrons avec leur nuage d’écrantage. Cette théorie du liquide de Fermi n’est plus valable pour un métal 1D où les interactions (mêmes faibles) ont un effet dramatique, décrit alors par le modèle de liquide de Luttinger (LL). Les métaux 1D peuvent être réalisés expérimentalement : fils quantiques (obtenus à partir de gaz d’électrons bidimensionnel), nanotubes de carbone, états de bord de l’effet Hall quantique fractionnaire. En particulier, leurs propriétés de transport ont attiré beaucoup d’intérêt, et permettent de sonder le modèle de LL. Ainsi, la caractéristique courant tension a un comportement en loi de puissance dont l’exposant dépend des interactions coulombiennes. Cependant, la mise en évidence de ces interactions et la mesure de leur force à travers cet exposant souffre de certaines controverses, en particulier car une résistance classique en série avec le système peut aussi générer le même comportement en loi de puissance, phénomène dénommé blocage de Coulomb dynamique. Il est donc important de disposer d’autres sondes qui permettent de déceler les interactions. Dans un fil quantique ou nanotube de carbone, la prise en compte des électrodes et de la taille finie, dans un contexte mésoscopique, s’est avérée cruciale. Ainsi, nous avions montré qu’en présence d’interactions coulombiennes, a lieu un phénomène intéressant de réflexion de la charge aux contacts avec conservation de l’impulsion, conduisant à un processus de type Fabry-Pérot. Ce processus devient alors un critère précieux de distinction entre l’effet d’une résistance externe et d’interactions intrinsèques, en particulier à travers la conductance AC ou en présence d’une impureté à travers la caractéristique courant-tension, qui a un comportement en loi de puissance modulé par des oscillations dues au processus Fabry-Pérot. Cependant, dans une situation expérimentale réaliste, les contacts ne sont pas parfaits, dans le sens où ils donnent lieu en plus à la réflexion « standard » qui ne conserve pas l’impulsion, conduisant au processus ordinaire de Fabry-Pérot ayant lieu même en absence d’interactions. Il s’agit alors d’étudier la façon dont ce processus se surimpose à celui due aux interactions, et déceler les moyens de révéler et mesurer ces dernières. En plus de l’étude du courant, une autre sonde précieuse devenue accessible grâce à des techniques de détection récemment développées, est le bruit de grenaille à fréquence finie, défini par la transformée de Fourier des corrélations de courant à suffisamment basse température. L’étudiant sera amené à prendre en compte les contacts imparfaits dans l’étude du transport. L’étudiant bénéficiera d’un savoir faire bien ancré dans le transport hors-équilibre dans les systèmes unidimensionnels fortement corrélés, d’une collaboration avec C. Bena au LPS et A. Crépieux à Marseille, ainsi que d’un environnement expérimental engagé dans ce genre de problématiques, en particulier le groupe de R. DeBlock et d’H. Bouchiat, ainsi que de B. Reulet à Orsay, et de C. Glattli au SPEC/CEA et à l’ENS.

Contact : Ines Safi (safi@lps.u-psud.fr) au 01 69 15 69 28