Groupe Modélisation et Théorie / Modeling and Theory Group
Accueil GMT

Bienvenue sur la page d'accueil du groupe GMT! Le groupe a été créé en janvier 2014 suite au rattachement du SPCSI au SPEC. Il rassemble aujourd'hui six chercheurs permanents (5 CEA, 1 CNRS), deux post-docs et deux doctorants. Cyrille Barreteau est le chef de groupe.

Nos activités de recherche s'articulent autour des thématiques suivantes (plus de détails ici):

  • Thermoélectricité à l'échelle mésoscopique (cavité chaotiques, nanofils)
  • Thermoélectricité de solutions électrolytiques (en collaboration avec le SPHYNX)
  • Electronique moléculaire
  • Spintronique, magnétisme et effet Kondo
  • Simulations d'imagerie STM (Scanning Tunneling Microscope) et SGM (Scanning Gate Microscopy) de molécules, boites quantiques et contacts ponctuels quantiques
  • Utilisation et développement de méthodes numériques variées (Théorie de la Fonctionnelle de la Densité, Algorithme des Fonctions de Green Récursif, Monte Carlo, Groupe de Renormalisation Numérique, ...)

Welcome to the webpage of the GMT group! The group was formed in January 2014 after SPEC and SPCSI labs fused together into one big research service. The staff is made of 6 permanent researchers (5 CEA, 1 CNRS), two post-doc researchers and two PhD students. Cyrille Barreteau is the head of the group.

Our research activities revolve around several main axes (more details here):

  • Thermoelectric conversion in mesoscopic structures (chaotic cavities, nanowires)
  • Thermoelectric conversion in organic electrolytes (in collaboration with SPHYNX group)
  • Molecular electronics
  • Spintronics, magnetism and Kondo effect
  • Simulation of STM (Scanning Tunneling Microscope) and SGM (Scanning Gate Microscopy) imaging of molecules, quantum dots and quantum point contacts
  • Use and development of various computational methods (Density Functional Theory, Recursive Green Function Algorithm, Monte Carlo, Numerical Renormalization Group, ...)
 
#1959 - Màj : 15/11/2019
Thèmes de recherche

Conversion de l'énergie

Le développement des nouvelles technologies pour l'énergie implique de maitriser les processus de conversion entre ses différentes formes (solaire, thermique, chimique, électrique, mécanique, ...),  ainsi que les procédés de stockage  : L'énergie solaire peut être directement transformée en énergie électrique via les processus photovoltaïques et stockée dans des accumulateurs.

Conversion de l'énergie
Électronique quantique et nanoélectronique

Électronique quantique et nanoélectronique

En microélectronique, la mécanique quantique permet d’expliquer les propriétés des matériaux mais l’électrodynamique des circuits reste classique.

Structure électronique et modélisation atomistique

Plusieurs équipes de l'IRAMIS sont impliqués dans les calculs de structure électronique (ab-initio, liaisons-fortes, Hückel etc..) et plus généralement dans la modélisation de la matière à l'échelle atomique, ce qui inclut également l'utilisation de méthodes plus phénoménologiques (potentiels empiriques, Hamiltoniens modèles, etc..

Structure électronique et modélisation atomistique
Voir aussi
Groupe Modélisation et Théorie
Groupe Modélisation et Théorie
Faits marquants scientifiques
16 octobre 2020
Le graphène, un matériau bidimensionnel constitué d’un plan d’atomes de carbone, possède des propriétés physiques remarquables qui le rendent très attractif pour des applications dans de nombreux domaines.
09 juillet 2020
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.
27 avril 2020
Le contrôle et la manipulation du courant électronique et en particulier, de sa polarisation en spin à l’échelle atomique, constituent des objectifs importants en vue de futures applications en nanoélectronique et spintronique.
13 mai 2019
L'irruption du graphène au mitan des années 2000 a mis en lumière la physique des matériaux bi-dimensionnels, c'est à dire atomiquement minces.
07 novembre 2017
Il est montré que la manipulation d’un atome et d’une molécule à l’aide d’un microscope à effet tunnel permet la construction d’un nano-objet sur une surface, dont les propriétés électroniques sont modulables en fonction de la position relative de ses deux composants.
09 février 2017
Des physiciens viennent de montrer qu’en connectant un fil moléculaire conducteur à une électrode de graphène, il est possible de réduire de manière importante l’atténuation du courant électrique à la jonction entre la molécule et l’électrode.
15 décembre 2016
La réalisation de dispositifs basés sur l’électronique de spin (spintronique) où une molécule magnétique est le composant actif est un objectif de premier plan dans le domaine du magnétisme moléculaire.
13 octobre 2016
Contrôler l’aimantation d’un réseau bidimensionnel de molécules à l’aide de la lumière, c’est ce que viennent de démontrer des équipes du Laboratoire Matériaux et Phénomènes Quantiques, de l’Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d’Orsay, et du Service de Physique de l’Etat Condensé de Saclay.
19 avril 2016
Groupe Modélisation et Théorie
Les performances grandissantes des microprocesseurs cachent un problème de taille : les pertes dissipées par effet Joule sous forme de chaleur. En plus de l’énergie perdue considérable qu’elles représentent, elles peuvent entraîner une surchauffe et endommager le matériel. Dans ce contexte, il est devenu important de mieux comprendre les échanges de chaleur à l’échelle micrométrique.
21 septembre 2015
Yannick Dappe
Contrôler le courant qui passe dans une molécule en l’étirant, c’est ce que viennent de démontrer des équipes de l’Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg, du Service de Physique de l’Etat Condensé de Saclay et de l’Institut Parisien de Chimie Moléculaire, Chimie des Polymères.
09 mai 2015
L'utilisation des propriétés de spin de l'électron a permis de révolutionner le traitement de l'information, en particulier par la conception de capteurs magnétiques à magnétorésistance géante de très haute sensibilité.
17 juin 2014
Des diodes, transistors et autres composants électroniques sans métal, uniquement à base de carbone, seraient-ils possibles ? C’est ce que vient de démontrer une équipe franco-espagnole menée par le Service de Physique de l’Etat Condensé de Saclay (SPEC, URA 2464 CNRS/CEA).
05 février 2014
La course à la miniaturisation des diodes électroluminescentes (DEL, en anglais : Light-Emitting Diode, LED) vient sans doute de franchir l’étape ultime : une équipe menée par l’Institut de physique et de chimie des matériaux de Strasbourg (IPCMS, CNRS/Université de Strasbourg), en collaboration avec l’UPMC et le CEA, vient de réaliser la première LED composée d’une seule molécule.
19 décembre 2013
Le facteur de mérite TS2s/k qui caractérise le rendement d’un dispositif thermoélectrique est proportionnel au coefficient de Seebeck S et au rapport des conductivités électrique s et thermique k.
16 juillet 2013
La possibilité d’utiliser la chaleur issue de processus industriels comme source d’énergie d’appoint en complément de l’énergie d’origine fossile est une alternative  de plus en plus envisagée. La  récupération de cette énergie thermique peut être obtenue par voie thermoélectrique (effet Seebeck).
09 janvier 2013
Afin de traiter correctement la dynamique de spin pour des nano-objets, le Groupe Modélisation et Théorie du SPEC, en collaboration étroite avec une équipe du CEA/DAM, Le Ripault, a mis au point un modèle générique décrivant à l’échelle atomique la dynamique spatiale des atomes couplée à leur aimantation de spin.
16 décembre 2011
En mesurant  la conductance électrique g, on mesure la probabilité des électrons d’être transmis au travers du système mesuré. C’est la probabilité des électrons  à l’énergie de Fermi  EF que l’on mesure quand la température T→0.
02 septembre 2011
Après le Prix Nobel attribué à A. Fert et P. Grünberg pour leur découverte de la magnéto résistance géante, la révolution de la spintronique (utilisation du spin des électrons comme support d'information) se poursuit.
07 février 2007
M. Roger1, D.J.P Morris2, D.A. Tennant3,4, M.J. Gutmann5, J.P. Goff2, J.-U. Hoffmann3, R. Feyerherm3, E. Dudzik3, D. Prabhakaran6, A.T. Boothroyd6, N. Shannon7, B. Lake3,4 & P.P. Deen8. 1Service de Physique de l’Etat Condensé (CNRS/MIPPU/URA 2464), DSM/DRECAM/SPEC, CEA Saclay, P.C. 135, F-91191 Gif sur Yvette, France. 2Dept. of Physics, University of Liverpool, Oliver Lodge Laboratory, Liverpool L69 7ZE, UK.
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Thèses
2 sujets /SPEC/GMT

Dernière mise à jour : 25-01-2021


 

Etude théorique de nouvelles nanostructures à base de graphène

SL-DRF-21-0343

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique de l’Etat Condensé (SPEC)

Groupe Mésocopie Modélisation et Thermoélectricité (GMT)

Saclay

Contact :

Yannick DAPPE

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-05-2020

Contact :

Yannick DAPPE
CNRS - DRF/IRAMIS/SPEC/GMT

+33 (0)1 69 08 84 46

Directeur de thèse :

Yannick DAPPE
CNRS - DRF/IRAMIS/SPEC/GMT

+33 (0)1 69 08 84 46

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/yannick.dappe/

Labo : http://iramis.cea.fr/spec/GMT/

Un sujet de thèse est proposé au sein du Groupe de Modélisation et Théorie du SPEC (UMR 3680 CNRS – CEA Saclay).

Il s’agit d’un travail théorique portant sur les propriétés électroniques de matériaux carbonés nouveaux tels que des nano-grilles de graphène (réseau parfaitement périodique de trous calibrés dans un plan de graphène), flakes de graphène (macromolécules monodisperses, dont la forme est contrôlée) ou rubans de graphène. Ces matériaux présentent des nouvelles propriétés d’intérêt dans les domaines de l’optique, l’électronique ou la spintronique. Ce travail consistera à étudier la structure atomique et électronique de ces matériaux, dans le cadre de leur synthèse, afin d’en extraire les propriétés de transport électronique ainsi que leur réponse optique. Les méthodes utilisées seront la Théorie de la Fonctionnelle de la Densité (DFT), ainsi que des méthodes de type liaisons fortes, qui permettront de déterminer la structure électronique de ces objets avec différents degrés de précision et pour différentes tailles de systèmes. A partir de la structure électronique, les propriétés de transport seront déterminées dans un formalisme de fonctions de Green. Il s’agira également de simuler les images de microscopie électronique a effet tunnel (STM) ainsi que les spectres tunnels correspondant, afin de les comparer aux données expérimentales. Les propriétés optiques (absorption et luminescences) seront calculées à partir des résultats DFT précédents. Il s’agira ici de déterminer les fonctions de réponse via des approches combinées DFT/liaisons fortes. Une partie du travail consistera à développer le modèles liaisons fortes permettant de traiter les plus grandes structures.



Ce projet s’inscrit dans le cadre d’une collaboration entre différentes équipes du plateau de Saclay : des chimistes en charge de la synthèse de ces matériaux (CEANIMBE et ICMMO Paris XI), un groupe de microscopie en champ proche (ISMO) et un groupe d’opticiens (LAC Paris XI). Les travaux théoriques seront réalisés lors de cette collaboration ce qui assurera un cadre de comparaisons et de feedback théorie/expériences extrêmement fructueux. Le/la candidat(e) devra avoir une formation dans le domaine de la physique théorique de la matière condensée et les approches numériques correspondantes. Il/elle devra également porter un intérêt particulier à la compréhension des techniques expérimentales attenantes.
Simulations ab initio d’images STM polarisées en spin

SL-DRF-21-0819

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique de l’Etat Condensé (SPEC)

Groupe Mésocopie Modélisation et Thermoélectricité (GMT)

Saclay

Contact :

Yannick DAPPE

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Yannick DAPPE
CNRS - DRF/IRAMIS/SPEC/GMT

+33 (0)1 69 08 84 46

Directeur de thèse :

Yannick DAPPE
CNRS - DRF/IRAMIS/SPEC/GMT

+33 (0)1 69 08 84 46

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/yannick.dappe/

Labo : http://iramis.cea.fr/spec/GMT

Depuis sa création il y a plus de 30 ans par Binnig et Rohrer, le microscope électronique à effet tunnel (STM) est devenu un instrument de choix, non seulement pour l’étude des structures atomiques de surfaces ou de nanostructures en surface, mais également pour la détermination des propriétés électroniques de ces systèmes. Cependant, la complexité des images obtenues expérimentalement requiert fréquemment un support théorique avancé pour parvenir à une correcte interprétation des données expérimentales. En ce sens, la détermination de la structure atomique et électronique sur la base de calculs dans le cadre de la Théorie de la Fonctionnelle de la Densité (DFT) représente un outil complémentaire très intéressant pour la caractérisation de ces systèmes. L’objet de cette thèse est de poursuivre plus avant les développements numériques en termes de simulation d’images STM par la prise en compte des effets de polarisation de spin. En effet, l’étude des nanostructures magnétiques revêt une importance fondamentale dans la recherche actuelle du fait des nombreuses applications dans les technologies de l’information et de la communication. Au cours de ce travail, il s’agira donc d’introduire la polarisation de spin dans un code de calcul de DFT, puis de reprendre les développements précédemment réalisés pour calculer le courant polarisé en spin entre la pointe STM et le système étudié. Ces développements seront ensuite confrontés à des systèmes expérimentaux de référence.
Stages
Étude théorique d'électrodes en graphène pour l’Electronique Moléculaire
Theoretical study of graphene electrodes for Molecular Electronics

Spécialité

Physique de la matière condensée

Niveau d'étude

Bac+5

Formation

Master 2

Unité d'accueil

Candidature avant le

30/04/2021

Durée

4 mois

Poursuite possible en thèse

oui

Contact

DAPPE Yannick
+33 1 69 08 30 32

Résumé/Summary
L'objectif principal de ce stage est de comprendre les mécanismes de transport électroniques au sein de jonctions moléculaires à base de graphène, par des méthodes de type "théorie de la fonctionnelle de densité - DFT".
The main objective of this internship is the theoretical study within the Density Functional Theory (DFT) frame of graphene-based molecular junctions, as well as the understanding of the corresponding electronic transport mechanisms.
Sujet détaillé/Full description
L'électronique moléculaire constitue de nos jours un domaine de recherche très actif, tant pour les aspects fondamentaux de ces nouveaux systèmes qui permettent d'explorer la Physique à l'échelle atomique, que par les possibles retombées en termes de composants électroniques innovants. En effet, outre la capacité à reproduire les composants électroniques à base de silicium (diodes, transistors, …), les molécules peuvent apporter de nouveaux types de réponses électriques du fait d'un grand nombre de degrés de liberté quantiques, modulables en fonction de la molécule considérée. En effet, la nature quantique de ces objets ainsi que les nouvelles fonctionnalités qui y sont associées, ouvrent des perspectives fascinantes pour construire l'électronique du futur. En conséquence, ces nouvelles recherches ont conduit à d'importants développements dans le domaine de l'électronique moléculaire, notamment pour ce qui est du contrôle et de la manipulation du transport électronique à travers une jonction moléculaire. La majorité des jonctions moléculaire est fabriquée à base de molécules connectées à leurs extrémités par des électrodes métallique (or, platine, argent, ….). Or il a été démontré à plusieurs reprises que la connexion de l'électrode à la molécule présente une influence non négligeable sur la conductance électrique du système. En ce sens, de récents développements ont proposés l'utilisation de nouveaux matériaux tels que le graphène, une couche monoatomique de carbone, réputée pour ces fantastiques propriétés de conduction électrique, comme électrodes dans les jonctions moléculaires. Ainsi, il a été observé que la connexion à une électrode en graphène permet d'augmenter significativement la conductance de la jonction pour de longues chaînes moléculaires, et donc de réduire le coût énergétique de ces systèmes.

L'objectif principal de ce stage s'inscrit dans ce cadre par l'étude théorique de jonctions moléculaires asymétriques, basées sur des électrodes en graphène ou MoS2, ainsi que l'étude de fils moléculaires décollés de la surface par une pointe STM. En utilisant la Théorie de la Fonctionnelle de la Densité (DFT), on déterminera la configuration d'équilibre de la jonction moléculaire, ainsi que des propriétés électroniques, avant dans un deuxième temps, à partir des configurations d'équilibre obtenues, de calculer le transport électronique dans un formalisme de Keldysh-Green. Il s'agira alors de comprendre le mécanisme d'augmentation de la conductance par rapport aux jonctions classiques, et de les comparer aux résultats expérimentaux existants. Les différents comportements attendus dans ces systèmes permettent d'étudier la Physique du transport électronique à l'échelle atomique, et peuvent être à l'origine de la conception de nouveaux composants à l'échelle de la molécule unique.
Molecular Electronics constitute nowadays a very active field of research, either for fundamental aspects in these new systems which allow exploring new Physics at the atomic scale, than for the possible applications in terms of innovative electronic devices. Indeed, beyond the ability to reproduce silicon based components (diodes, transistors, …), molecules can also bring new types of electric response due to the great number of quantum degrees of freedom, which are tunable according to the considered molecule. Indeed, the quantum nature of these objects as well as the new associated functionalities open fascinating perspectives to build future electronics. Consequently, those new researches have led to important developments in the field of Molecular Electronics, in particular regarding the control and manipulation of electronic transport through a molecular junction. Most of the molecular junctions are based on molecules connected to metallic electrodes (gold, platinum, silver…). However, it has been demonstrated in several occasions that the connection between molecule and electrode has a non negligible influence on the electric conductance of the system. In that manner, recent developments have proposed to make use of new materials like graphene, which is really well-known for its fantastic electric conduction properties, as electrodes for molecular junctions. Hence, it has been observed that the connection to a graphene electrode allows to significantly increase the junction conductance for long molecular chains, and therefore to reduce the energetic cost of such junction.

The main objective of this internship lies in this frame by the theoretical study of asymmetric molecular junctions based on graphene or MoS2, as well as the study of molecular wires lifted off a surface using a STM tip. By using Density Functional Theory (DFT), we will determine the equilibrium configuration of the molecular junction and the corresponding electronic properties, before in a second time to calculate the electronic transport from the obtained structures, using a Keldysh-Green formalism. The purpose will be to understand the mechanism of conductance increase with respect to classical junctions, and to compare them to existing experimental results. The different expected behaviorsin those systems allow to study the Physics of electronic transport at the atomic scale, and could be exploited for the conception of new devices at the single molecule scale.
Mots clés/Keywords
Théorie, simulations numériques, propriétés électroniques et transport électronique, électronique moléculaire, graphène
Theory, numerical simulations, electronic properties and electronic transport, molecular electronics, graphene
Compétences/Skills
Théorie de la Fonctionnelle de la Densité (DFT), formalisme de Keldysh-Green pour le transport hors-équilibre, modèle de liaisons fortes
Density Functional Theory (DFT), Green Keldysh formalism for non-equilibrium transport, tight-binding model
Logiciels
Fortran, Fireball code
Magnétisme aux interfaces: effet du couplage spin-orbite.
Magnetism at interfaces: spin-orbit coupling effects.

Spécialité

Physique de la matière condensée

Niveau d'étude

Bac+5

Formation

Master 2

Unité d'accueil

Candidature avant le

02/04/2021

Durée

4 mois

Poursuite possible en thèse

oui

Contact

BARRETEAU Cyrille
+33 1 69 08 38 56

Résumé/Summary
Au cours de ce stage nous étudierons à l'aide de méthodes de structure électronique le magnétisme d'interface entre un matériau magnétique et un matériau non magnétique (en général) à fort couplage spin-orbite.
During this internship we will study by means of electronic structure methods the magnetism between a ferromagnetic material and a non-magnetic one (generally) with strong spin-orbit.
Sujet détaillé/Full description
Le couplage spin-orbite est à l'origine de nombreux effets physiques et son influence sur les propriétés magnétiques des matériaux est au centre de nombreuses études expérimentales et théoriques.
Dans les systèmes où la symétrie d'inversion est absente des phénomènes exotiques apparaissent. C'est le cas par exemple de l'interaction de Dzyaloshinskii-Moriya d'interface par exemple qui favorise des structures magnétiques non-colinéaires dites structures chirales tels que les skyrmions. Même si l'origine de cette interaction est à peu près claire l'amplitude et même le signe de cette interaction reste très mal comprise et encore moins maitrisée.
L'objectif de cet stage sera de calculer cette interaction à l'aide de méthode de structure électronique que nous appliquerons à différentes interfaces afin d'élucider le rôle des paramètres physiques les plus pertinents.

Ce stage nécessite un goût pour la modélisation. Nous utiliserons (et développerons) des codes de structure électronique basés sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) et sur la méthode des liaisons fortes.
Spin-orbit coupling is at the origin of many physical effects and its influence on the magnetic properties of materials is at the center of many experimental and theoretical studies.
In systems where inversion symmetry is absent, exotic phenomena appear. This is the case of the Dzyaloshinskii-Moriya interface interaction for example, which favors non-collinear magnetic structures called chiral-structures such as skyrmions. Even if the origin of this interaction is more or less clear the amplitude and even the sign of this interaction remains very poorly understood and even less controlled.
The objective of this workshop will be to calculate this interaction using electronic structure methods that we will apply to different interfaces in order to elucidate the role of the most relevant physical parameters.

This internship requires a taste for modeling. We will use (and develop) electronic structure codes based on the Density Functional Theory (DFT) and on the tight-binding method.
Mots clés/Keywords
Modélisation, magnétisme, structure électronique
Modelling, Magnetism, electronic structure
Compétences/Skills
Utilisation et développement de codes informatiques Théorie de la fonctionnelle de la densité Méthode des liaisons fortes
Use and development of electronic structure codes Density Functional Theory Tight-Binding Method
Logiciels
Fortran, python
Simulation de dynamique quantique électronique dans des matériaux bidimensionnels
Quantum-mechanical simulation of electron dynamics in two-dimensional materials

Spécialité

Physique de la matière condensée

Niveau d'étude

Bac+5

Formation

Master 2

Unité d'accueil

Candidature avant le

02/04/2021

Durée

6 mois

Poursuite possible en thèse

oui

Contact

SMOGUNOV Alexander
0169083032

Résumé/Summary
Le but du stage proposé est de développer un code général et efficace pour étudier théoriquement la dynamique électronique dans des systèmes bidimensionnels (2D), mono ou multicouches, comme le graphène ou des matériaux 2D magnétiques découverts récemment.
The goal of the internship is to develop a general and efficient code for theoretical study of electron dynamics in two-dimensional (2D) systems, single- or multi-layer, such as graphene or recently discovered magnetic 2D materials.
Sujet détaillé/Full description
Le but du stage proposé est de développer un code général et efficace pour étudier théoriquement la dynamique électronique dans des systèmes bidimensionnels (2D), mono ou multicouches, comme le graphène ou des matériaux 2D magnétiques découverts récemment [1]. Il s’agit d’un sujet de très grand intérêt d’un point de vue fondamental, mais également pour des applications technologiques (en spintronique, notamment). Le code s'appuiera sur un modèle réaliste de liaisons fortes à plusieurs orbitales ou les paramètres nécessaires seront extraits des calculs ab initio dans le cadre de la DFT (Théorie de la Fonctionnelle de la Densité). Comme outil principal de DFT nous allons utiliser le package Quantum-Espresso [2] – un des codes de structure électronique les plus précis à base d’ondes planes. Plusieurs approches de transport quantique basées sur la diffusion des fonctions d'ondes ou une méthode directe d'évolution temporelle de paquets d'ondes électroniques vont être implémentées dans le code. Il permettra d’étudier divers phénomènes intéressants tels que des interférences quantiques (dans des structures multicouches, par exemple), ou des effets d'impuretés atomiques et de champ magnétique sur la dynamique des électrons de différents spins (polarisation en spin – l'effet Hall de spin) dans le cadre d'une approche précise basée sur la mécanique quantique.

[1] M. Gibertini, M. Koperski, A. F. Morpurgo, K. S. Novoselov, Magnetic 2D materials and heterostructures, Nature Nanotechnology14, 408 (2019)
[2] P. Giannozzi et al., QUANTUM ESPRESSO: a modular and open-source software project for quantum simulations of materials, Phys.: Condens. Matter 21, 395502 (2009)
The goal of the internship is to develop a general and efficient code for theoretical study of electron dynamics in two-dimensional (2D) systems, single- or multi-layer, such as graphene or recently discovered magnetic 2D materials [1] – the subject of great interest from both fundamental point of view but also for possible technological applications (in spintronics, in particular). The code will be based on realistic multi-orbital tight-binding model where needed parameters will be extracted from ab initio DFT (Density Functional Theory) calculations. The main DFT tool to be used is the Quantum-Espresso package [2] – one of the most accurate electronic structure codes based on plane wave expansion of electronic wave functions. Several approaches to quantum transport such as the wave function scattering method or the direct time evolution of electron wave packets will be explored and implemented in the code. Many interesting phenomena such as quantum interference (in multilayer structures, for example) or effect of impurity atoms and magnetic field on spin-dependent electron dynamics (spin separation – spin Hall effect) are going to be addressed based on accurate quantum-mechanical description.

[1] M. Gibertini, M. Koperski, A. F. Morpurgo, K. S. Novoselov, Magnetic 2D materials and heterostructures, Nature Nanotechnology14, 408 (2019)
[2] P. Giannozzi et al., QUANTUM ESPRESSO: a modular and open-source software project for quantum simulations of materials, Phys.: Condens. Matter 21, 395502 (2009)
Mots clés/Keywords
transport quantique electronique, spintronique
quantum electron stransport, spintronics
Compétences/Skills
Théorie de la Fonctionnelle de la Densité; Modèle de liaisons fortes
Density Functional Theory; Tight-binding model
Logiciels
Quantum ESPRESSO; fortran;
Images
Généralités sur la Modélisation des surfaces, interfaces et nanostructures
Projet européen COSMICS : \
Projet européen COSMICS : \
Structure et contrôle des propriétés thermoélectriques  des Cobaltates NaxCoO2
Structure électronique et modélisation atomistique
Structure électronique et modélisation atomistique
La face cachée de la galette de SiC
Interférométrie électronique induite thermiquement:  En quoi l’ouverture d’un contact quantique ponctuel est une forme de résonance
Interférométrie électronique induite thermiquement:  En quoi l’ouverture d’un contact quantique ponctuel est une forme de résonance
Interférométrie électronique induite thermiquement:  En quoi l’ouverture d’un contact quantique ponctuel est une forme de résonance
Interférométrie électronique induite thermiquement:  En quoi l’ouverture d’un contact quantique ponctuel est une forme de résonance
Modélisation ab-initio d\'un système moléculaire magnétique : molécules de C60 sur chrome
Modélisation ab-initio d\'un système moléculaire magnétique : molécules de C60 sur chrome
Modélisation ab-initio d\'un système moléculaire magnétique : molécules de C60 sur chrome
Modélisation ab-initio d\'un système moléculaire magnétique : molécules de C60 sur chrome
Projets
Projets
Projets
Les liquides ioniques thermoélectriques: une alternative pour récupérer \
Les liquides ioniques thermoélectriques: une alternative pour récupérer \
Les liquides ioniques thermoélectriques: une alternative pour récupérer \
Manipuler un atome et une molécule pour réaliser un couteau suisse moléculaire
Diminution de la conductivité thermique par effet hochet  dans les cobaltates  thermoélectriques
Diminution de la conductivité thermique par effet hochet  dans les cobaltates  thermoélectriques
Thermoelectric properties of macro-ions in organic electrolytes
Des chercheurs réalisent une LED composée d’une seule molécule
Des chercheurs réalisent une LED composée d’une seule molécule
Modèle générique et code optimisé pour décrire la dynamique moléculaire et de spin
Modèle générique et code optimisé pour décrire la dynamique moléculaire et de spin
Vers une électronique moléculaire \
Vers une électronique moléculaire \
Conversion de l\'énergie
Conversion de l\'énergie
Magnétisme d\'amas de rhodium et palladium
Spin and orbital magnetism in low dimensional transition metal systems / Influence of orbital polarization
Spin and orbital magnetism in low dimensional transition metal systems / Influence of orbital polarization
Spin and orbital magnetism in low dimensional transition metal systems / Influence of orbital polarization
Transport properties of ferromagnetic atomic contacts
Transport properties of ferromagnetic atomic contacts
Des fils moléculaires non-magnétiques comme filtres à spins
Des fils moléculaires non-magnétiques comme filtres à spins
Des fils moléculaires non-magnétiques comme filtres à spins
Un fil électrique moléculaire élastique
Manipuler la chaleur à l’échelle micrométrique
Manipuler la chaleur à l’échelle micrométrique
Manipuler la chaleur à l’échelle micrométrique
Manipuler la chaleur à l’échelle micrométrique
Un réseau bidimensionnel d’aimants moléculaires contrôlés par la lumière
Un réseau bidimensionnel d’aimants moléculaires contrôlés par la lumière
Bistabilité magnétique de molécules individuelles sur surface ferrimagnétique
Une électrode en graphène pour améliorer la conduction d’un fil moléculaire
Excitons 2-D dans le nitrure de bore hexagonal
Excitons 2-D dans le nitrure de bore hexagonal
Excitons 2-D dans le nitrure de bore hexagonal
Électronique quantique et nanoélectronique
Filtres à spin moléculaires à base d’interférences quantiques
Visualiser la réduction d’une molécule sur du graphène dopé

 

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