La spintronique est une discipline qui vise à remplacer la charge par le spin des électrons dans des dispositifs de l’électronique et des technologies de l’information. Son principe repose sur la manipulation de courants d’aimantation (de spin) qui peuvent remplacer avantageusement les courants de charges électriques trop consommateurs d’énergie.

Active particles can form two-dimensional crystals that are different from those formed by passive particles in equilibrium, showing extreme spontaneous deformation at large scales without melting.

Une collaboration de physiciens a réalisé un nouveau type de bit quantique supraconducteur à basse fréquence (MHz au lieu du GHz) dont la sensibilité aux charges électriques est à même de permettre le contrôle et la mesure de l’état quantique d’un micro-résonateur mécanique.

Spin-orbit coupling offers many possibilities for converting spin signals into charge ones and vice versa. In particular, charge currents may be generated by pure spin injection via the spin galvanic effect -- the conversion of a non-equilibrium spin accumulation into a charge current. In certain settings, and notably in a novel generation of oxide-based experimental setups, spin injection takes place through an inversion symmetry-broken tunnel junction.

Neutral modes of the fractional quantum Hall effect have been shown to exchange energy with their fractionally charged counterparts, but it remains unknown whether they do so with the nearby integer quantum Hall edge channels. Researchers of the Nanolectronics group of SPEC, in collaboration with teams of the C2N (Palaiseau, France) and NIMS (Tsukuba, Japan) have performed a heat transport experiment in graphene answering this question.

In a recent paper published in PNAS, Hugues Chaté (IRAMIS/SPEC), Xia-qing Shi and the group of Tian Hui Zhang (Soochow University)  show that subcritical active matter exhibits novel collective self-organized dynamics. They used “Quincke rollers”, i.e. colloidal spheres at the bottom of a cell filled with conducting fluid submitted to a vertical electric field.

Le magnétisme des matériaux est essentiellement gouverné par le spin des électrons et leur interaction mutuelle. L’ordre magnétique qui en résulte est piloté par l’interaction d’échange qui couple deux sites  i et j du matériau par une énergie de la forme .

Under a high magnetic field and at low temperatures, electrons in graphene can end up with all their spins perfectly aligned. The elementary excitations of such an ideal magnet, called spin waves or magnons, are intrinsically magnetic objects that nonetheless have an electrostatic nature, as they carry an electric dipole.

La lutte contre le dopage est vraiment au cœur de tous les états qui souhaitent promouvoir le sport "propre". La méthode usuelle pour le contrôle antidopage est la chromatographie liquide associée à la spectrométrie de masse (LC-MS) sur les fluides des athlètes (urine, sang).

La construction d’un ordinateur quantique, capable de résoudre certains problèmes difficiles hors de portée des ordinateurs habituels, est l’un des sujets les plus actifs de la recherche mondiale. Dans les ordinateurs quantiques, l’information est portée par des briques élémentaires, les bits quantiques (ou qubits).

Researchers from the Nanoelectronics and the Modeling and Theory groups of SPEC, in collaboration with experimentalists from NTT-BRL and NIMS (Japan) and theorists from KAIST (Korea) have developed new, fully tunable electronic beam splitters in graphene, that directly rely on the crystalline symmetries of graphene.

Une équipe réunissant des chercheurs du SPEC, de l’IPhT et de l’ENS-Paris a montré l’absence de transition de Gardner dans un verre moléculaire archétypique – le glycerol - jusqu’à une température de 10 K.

It has been theoretically predicted by Schmid in 1983 that any Josephson junction shunted by a large-value resistance R should not be superconducting, but insulating in its ground state. Some experiments initially confirmed this theory.

Ce travail, publié dans  Appl. Phys. Lett. 116, 141605 (2020), présente l’exploration de la surface d’énergie potentielle de la face carbone du SiC. Depuis la première observation expérimentale en 1997 d’une reconstruction 3 × 3 sur cette surface, le modèle atomique sous-jacent reste l’objet de débat.

Les matériaux ferroélectriques ont connu un essor considérable en raison de leurs applications potentielles dans des domaines comme la spintronique ou la conversion de l’énergie solaire1–3. Au SPEC nous avons étudié le rôle des interfaces, du substrat et des couches d’oxyde supérieures sur les propriétés ferroélectriques des hétérostructures à base des couches minces de BaTiO34.

La détection de photons uniques est un élément clé dans le développement des technologies quantiques, où le signal résultant d'un calcul quantique peut se limiter à l'émission d'un seul photon.

Au sein d'un échantillon solide, réduire la température des spins est une bonne méthode pour améliorer le signal de RMN ou de RPE, puisque cela favorise leur polarisation selon la direction imposée par le champ externe appliqué.

  Dans une nanostructure ferromagnétique, la dynamique de l’aimantation peut rester cohérente à des angles de précession remarquablement élevés, ce qui constitue un élément important pour un contrôle fiable des dispositifs nanomagnétiques.

La ténacité d’un matériau définit sa résistance à rupture. Si on sait la mesurer expérimentalement de manière précise, on ne sait pas, à l’heure actuelle, prévoir sa valeur à partir de la structure atomistique du matériau considéré, même dans les cas les plus simples.

La métrologie (spectroscopie, mesures de temps ou de distances) ou encore la réalisation de réseaux optiques quantiques nécessitent des sources de photons uniques efficaces. Une équipe du SPEC à Saclay, en collaboration avec l'IQST d'Ulm en Allemagne, propose une voie originale pour obtenir une source de photons microondes uniques, simple, efficace et brillante.

La métrologie (spectroscopie, mesures de temps ou de distances) ou encore la réalisation de réseaux optiques quantiques nécessitent des sources de photons uniques efficaces. Une équipe du SPEC à Saclay, en collaboration avec l'IQST d'Ulm en Allemagne, démontre expérimentalement une voie originale pour obtenir une source de photons microonde uniques, simple, efficace et brillante.

The electron is an elementary particle carrying the elementary charge "e" that is a fundamental constant of physics. However, in a 2-dimensional confined conductor within an intense magnetic field (~ 10 T), the electrons can be organized into a new topologically correlated quantum state so that the electric current can be transported by fractional charges: e / 3, e / 4, e / 5 ....

La résonance magnétique a un impact important dans nos vies de tous les jours, de l’imagerie médicale au contrôle qualité dans la production de bière. Cette technique utilise de puissants aimants et des impulsions radio-fréquence ou micro-ondes pour révéler de faibles concentrations de molécules dans une substance.

Après 30 ans de recherche sur les supraconducteurs à haute Tc, beaucoup de questions subsistent, notamment concernant le mécanisme impliqué dans l'appariement des électrons, la température critique (Tc) élevée et sa dépendance au dopage, la relation entre la structure et les propriétés électroniques et l'effet de la pression sur la supraconductivité.

Les nanoparticules de métaux nobles présentent d’étonnantes propriétés optiques accessibles à tout un chacun au travers des couleurs chatoyantes des vitraux médiévaux.

Du fait de leur très haute sensibilité, les capteurs magnétiques basés sur le principe de la magnétorésistance géante (Giant Magneto Resistance - GMR) ont de nombreuses applications, principalement dans le domaine de l'engistrement magnétique. Les applications biologiques ne sont pas en reste, puisque l'activité biologique (neuronale, musculaire, ...

An international team published in Nature, the discovery and interpretation of a surprising form of biological collective motion:  They observed that millions of motile cells in dense bacterial suspensions can self-organize into highly robust collective oscillatory motion, while individuals move in an erratic manner.

A team of the Condensed State Physics Unit (IRAMIS/SPEC – UMR 3680 CEA-CNRS) is coordinator of the 4 years (2017-2020) European project H2020 - FET Proactive * MAGENTA, which is launched on January 23, 2017. This € 5 million funded project brings together 10 European partners to open a new technological path in the search for magneto-thermoelectric materials and devices, optimized for residual heat recovery applications.  

De nos jours, être capable de réaliser des mesures locales sur des très faibles volumes d’échantillons (inférieur au nanolitre), afin effectuer par exemple  un diagnostic précoce de certaines pathologies ou pour  détecter des d’objets de taille nanométrique ou subnanométriques; représente un réel défi.

Les verres forment l’essentiel de nos matériaux du quotidien, et prennent une place croissante dans les technologies modernes (fibres optiques, etc…).