Service de Physique de l'Etat Condensé

Depuis son invention en 1985, la microscopie à force atomique (Atomic Force Microscopy) a largement progressé en fournissant une base pour les nombreuses microscopies et spectroscopies dérivées, avec notamment des sondes de charge électrique, résistives, magnétiques, thermiques et avec divers couplages optiques (Raman, IR).

Molecular Electronics is a field of research that aims at designing new electronic devices based on molecules. Unfortunately, lack of stability of molecular junctions induces a lack of reproducibility in the measurement process which prevents from a large scale utilization, in particular at the industrial level.

Du fait de ses propriétés électroniques très spécifiques, le graphène, simple feuillet d'épaisseur atomique de graphite, est largement étudié et de multiples applications potentielles sont proposées avec la réalisation de capteurs, de batteries… et aussi de matériaux composites.

Un défi constant de la recherche dans le domaine de la santé, est le développement de techniques de diagnostic précoce, rapides, sensibles, transportables au chevet du patient, tout en étant peu coûteuses.

En lui décernant le prix Irène Joliot-Curie 2022, l’Académie des sciences nomme Bérengère Dubrulle, Directrice de recherche CNRS au Service de physique de l'état condensé (SPEC, CEA/CNRS/Univ. Paris-Saclay - UMR 3680) "Femme scientifique de l’année". Voir le communiqué du ministère de la Recherche - Plaquette de l'Académie des Sciences.  

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.

Une collaboration de chercheurs du SPEC et du LMFL explorent l’origine de l’irréversibilité de la turbulence grâce à un nouveau dispositif expérimental à grande échelle : Giant Von Kármán - GVK, unique par ses dimensions.

English version. Savoir manipuler à l’échelle nanométrique, un spin unique, en tant qu'objet porteur d'information quantique, présente un enjeu technologique majeur, et reste encore aujourd'hui un sujet d'un grand intérêt fondamental.

La matière active est composée d'entités individuelles convertissant de l'énergie en travail, ce qui entraine leur mise en mouvement, et leur permet de s'organiser spontanément du fait de leurs interactions mutuelles. De nombreux systèmes vivants peuvent être vus sous cet angle, mais aussi, de plus en plus, des ensembles de microparticules actives synthétiques ou extraites de cellules.

Des chercheurs du SPEC démontrent un régime de fort couplage électrodynamique entre les photons microondes stockés dans un résonateur micro-fabriqué, et les paires de Cooper traversant une jonction Josephson polarisée en tension.

​Une collaboration menée par le LSCE (CEA-CNRS-UVSQ), avec l'Iramis (SPEC/SPHYNX), applique pour la première fois une technique d'apprentissage automatique utilisée en linguistique à des bulletins météorologiques quotidiens couvrant 70 années. La voie est désormais ouverte à des analyses climatologiques hors d'atteinte pour les experts humains ! 

Parmi les propriétés extraordinaires du graphène, il existe une anomalie magnétique géante prédite depuis les années 1950's et encore jamais mesurée directement.

En 2020, l'équipe de Quantronique du SPEC a montré qu'il était possible de réaliser un capteur de photon unique qui présente un rapport signal sur bruit inégalé [1]. Le dispositif est basé sur une méthode de mesure quantique originale à base d'un qubit couplé à un résonateur micro-ondes.

Un enjeu central des technologies quantiques est de pouvoir transférer de manière cohérente un état quantique entre différents systèmes physiques.

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.

Graphene is a very promising material for a wide range of applications in Nanoelectronics.  Unfortunately, it presents a metallic character, which implies the need to look for alternative strategies in order to design and fabricate elementary electronic devices like diodes or transistors. This aspect constitutes a severe limitation in the field of numeric electronic or future telecommunications.

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 .

Sous un champ magnétique intense et à basse température, les spins des électrons d'un échantillon de graphène s'alignent.

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).

An international consortium of physicists from the University of Regensburg, SPEC, the University of Marburg, and the Russian Academy of Sciences in Novosibirsk observed a new kind of light emission when electrons in topological insulators abruptly reverse their direction of motion.

Des capteurs magnétiques basés sur le déplacement d’un cœur de vortex dans une jonction tunnel magnétique sont actuellement proposés pour obtenir des réponses linéaires en champ sur une large gamme (typiquement quelques dizaines de mT) tout en gardant une très bonne sensibilité pour diverses applications, (automobiles, biomédical).

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.

Des chercheurs des équipes Nanoélectronique et Modélisation et Théorie du SPEC, en collaboration avec des expérimentateurs du NTT-BRL et du NIMS (Japon) et des théoriciens du KAIST (Corée), ont mis au point de nouveaux séparateurs accordables d'ondes électroniques au sein du graphène, dont le principe utilise ses symétries cristallines.

La plupart des fluides qui nous entourent -atmosphère, océans, rivières- sont turbulents et caractérisés par des mouvements tourbillonnaires et fluctuants sur une large gamme d’échelles spatiale et temporelle.

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.

En 1983, iI a été prédit théoriquement par A. Schmid que toute jonction Josephson dans son état fondamental, shuntée par une résistance R de forte valeur ne devrait pas être supraconductrice mais isolante.

Des chercheurs du SPEC, en collaboration avec des équipes du C2N et de l'université de Gênes, ont observé la dissolution et la réapparition partielle d'un électron injecté à énergie finie dans les canaux électroniques chiraux unidimensionnels, créés par l'application d'un champ magnétique intense le long des bords d'un système électronique bidimensionnel (en régime d'effet Hall quantique).

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.