CEA
CNRS
Univ. Paris-Saclay

Service de Physique de l'Etat Condensé

Faits marquants scientifiques 2020

09 juillet 2020
Contact SPEC: Yannick Dappe

Dans ce travail publié dans  Appl. Phys. Lett. 116, 141605 (2020), nous présentons 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. Grâce à une exploration intensive basée sur la Théorie de la Fonctionnelle de la Densité (DFT), nous avons découvert que cette reconstruction vient d’une sur-couche ordonnée d’atomes de Silicium formant un réseau honeycomb-kagome, comme représenté en Figure 1.

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. En outre, l’implication d’effets quantiques fondamentaux tels que les interférences (destructives ou constructives) pour filtrer efficacement des électrons selon leur spin  (filtrage de spin) représente un très grand intérêt fondamental.

Les chercheurs du groupe Modélisation et Théorie du SPEC viennent de proposer diverses réalisations de jonctions à molécule unique dans lesquelles les interférences quantiques jouent un rôle déterminant dans le filtrage de spin au niveau de Fermi, menant ainsi à des courants fortement polarisés en spin.

24 juin 2020

À la fois organiques et métalliques, les nanoparticules hybrides offrent une large palette de propriétés pour des applications allant de la biodétection à la photonique. Elles restent cependant difficiles à synthétiser et à fonctionnaliser avec précision.

Une large collaboration rassemblant des chercheurs des deux UMRs  CEA-CNRS SPEC et NIMBE, de l’IS2M (CNRS/Université Haute Alsace), du L2n (CNRS/UTT) et de l’ICR (CNRS/Aix Marseille Université), a développé une méthode efficace et précise pour leur donner de nouvelles propriétés, comme les rendre hydrophobes. Pour cela, les chimistes passent par deux étapes successives de polymérisation par la lumière, révélant des fonctions dormantes, permettant d’induire de nouvelles réactions en surface.

08 juillet 2020
Contacts SPEC : Dana Stanescu, Helene Magnan, Jean-Baptiste Moussy, Cindy Rountree, Antoine Barbier

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. Nous avons mis en évidence l’influence du substrat sur l’état rémanent ferroélectrique de l’hétérostructure suite à la polarisation électrique réalisée avec une pointe conductrice de microscopie à force piézoélectrique en contact avec la surface. Nous avons ainsi montré l’existence d’une déformation plastique réelle, induite lors d’une forte polarisation électrique dont l’amplitude dépend du signe de la polarisation et de la nature (oxyde ou non) du substrat.  Il en résulte dans tous les cas une augmentation de la résistance électrique, expliquée à son tour par des migrations de lacunes d’oxygène aux interfaces.

11 février 2020

Les progrès continus dans l'exploration du magnétisme permettent de proposer de nouveaux dispositifs pour le traitement, le transfert ou le stockage de l'information.

Les matériaux antiferromagnétiques et multiferroïques présentent une structure en domaines ferroélectriques. La présente étude montre que la perte locale de symétrie au niveau des parois séparant ces domaines permet l'émergence d'embryons de skyrmions antiferromagnétiques, vortex local de spin chiral (avec un enroulement droite ou gauche des spins) de très petite taille.

L’étude montre ainsi toute la richesse des parois multiferroïques, pour un nouveau pas vers une spintronique topologique et antiferromagnétique, pouvant permettre de réaliser des dispositifs de traitement de l'information originaux et performants : la mémorisation de la valeur d'un bit sur un skyrmion permettrait le stockage magnétique de l'information avec une très haute densité.

 

23 mai 2020

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. L'équipe du SPEC propose une méthode très générale et vient de montrer expérimentalement qu'il est possible de refroidir une assemblée de spins à une température inférieure à celle du cristal qui les porte, du fait de leur couplage avec le champ électromagnétique au sein d'une cavité microonde résonante accordée.
La méthode brevetée peut s'appliquer à tout système de spins électroniques pouvant être amenés en régime d'effet Purcell, où la relaxation des spins électroniques est dominée par la voie radiative.

 

08 juillet 2020
Contacts SPEC : Dana Stanescu, Helene Magnan, Jean-Baptiste Moussy, Cindy Rountree, Antoine Barbier

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. Nous avons mis en évidence l’influence du substrat sur l’état rémanent ferroélectrique de l’hétérostructure suite à la polarisation électrique réalisée avec une pointe conductrice de microscopie à force piézoélectrique en contact avec la surface. Nous avons ainsi montré l’existence d’une déformation plastique réelle, induite lors d’une forte polarisation électrique dont l’amplitude dépend du signe de la polarisation et de la nature (oxyde ou non) du substrat.  Il en résulte dans tous les cas une augmentation de la résistance électrique, expliquée à son tour par des migrations de lacunes d’oxygène aux interfaces.

12 juin 2020

Researchers from SPEC/SPHYNX, CNRS-Sorbonne University/PHENIX and LLB/MMB have recently published a comprehensive study on model colloidal suspensions in ionic liquid. The system, consisting of maghemite magnetic nanoparticles in ethylammonium nitrate, is studied on a large concentration range, analyzing its nanostructure, thermodiffusion and thermoelectricity. These properties are all influenced by the interfacial organization of the species near the solid–liquid interface. The study has become the ‘cover story’ ChemEngineering Volume 4, Issue 1 (March 2020) [1], and paves a new path for tuning thermoelectricity of colloids in the context of waste-heat harvesting.

 

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