Chercheur postdoctoral (H/F) en couplage fort dans les métamatériaux photoniques chiraux au voisinage d'un point de Weyl optique

Description du Poste

Les Missions

Les points de Weyl sont des points discrets dans la première zone de Brillouin d’un cristal tridimensionnel où deux bandes se croisent linéairement. Au voisinage d’un point de Weyl, les quasi-particules sont appelées fermions de Weyl, analogues en physique du solide de particules relativistes sans masse. Les cristaux possédant des points de Weyl dans leur structure de bandes présentent typiquement des états de bord chiraux localisés à la surface du cristal, protégés topologiquement contre le couplage avec les états du volume. Ces matériaux, appelés semi-métaux de Weyl, peuvent ainsi présenter de très fortes mobilités électroniques, ce qui suscite un grand intérêt pour des applications en électronique [1]. Les semi-métaux de Weyl possèdent des analogues photoniques, notamment les cristaux photoniques chiraux [2] et les métamatériaux [3]. Ceux-ci se caractérisent par une modulation périodique de l’indice de réfraction respectant certaines symétries spécifiques. Plusieurs phénomènes remarquables associés aux points de Weyl photoniques ont été mis en évidence, parmi lesquels des états de surface robustes et de nouvelles lois de diffusion électromagnétique [4]. Au cours des dernières décennies, la possibilité de contrôler les propriétés des matériaux, telles que le transport électronique [5], en couplant certaines transitions électroniques aux modes photoniques d’une cavité résonante, a suscité un intérêt considérable et donné naissance à un nouveau domaine de recherche : la polaritonique [6]. La "polaritonique topologique", qui consiste à coupler un système électronique topologique à des modes photoniques, connaît actuellement un essor important [7-9]. Il est toutefois important de souligner que la possibilité de coupler des états topologiques de la matière à des modes photoniques de bord chiraux, topologiquement non triviaux et spatialement localisés, demeure encore largement inexplorée.

Le candidat (H/F) aura pour mission de mener des investigations théoriques combinant des modèles analytiques fondés sur une approche hamiltonienne ainsi que des simulations électromagnétiques de type éléments finis et FDTD. Ces outils permettront d’explorer le potentiel de différentes plateformes pertinentes sur le plan expérimental afin de réaliser des interactions lumière-matière fortes ou ultra-fortes entre un système électronique topologique, par exemple des systèmes à effet Hall quantique, des modèles de type SSH ou des matériaux bidimensionnels, et des modes photoniques de bord chiraux au voisinage d’un point de Weyl optique.

[1] C. Shekhar et al., Nat. Phys. 11, 645 (2015)
[2] W.J. Chen, M. Xiao, and C.T. Chan, Nat. Commun. 7, 13038 (2016)
[3] B. Yang et al., Nat. Commun. 8, 97 (2017)
[4] M. Zhou et al., Nat. Commun. 8, 1388 (2017)
[5] E. Orgiu et al., Nat. Mater. 14, 1123 (2015)
[6] J. Bloch et al., Nature 606, 41 (2022)
[7] C.A. Downing et al., Phys. Rev. Lett. 123, 217401 (2019)
[8] F. Appugliese et al., Science 375, 1030 (2022)
[9] T.F. Allard and G. Weick, Phys. Rev. B 108, 245417 (2023)
[10] N.S. Mueller et al., Nature 583, 780 (2020)
[11] F. Tay et al., Nat. Commun. 16, 3603 (2025)
[12] S. Lamowski et al., Phys. Rev. B 97, 125409 (2018)

L'Activité

-Simulations électromagnétiques de diverses structures chirales manifestant des points de Weyl optiques
-Analyse du profil spatial des modes photoniques et de leur degré de polarisation
-Détermination d'une géométrie adéquate permettant de coupler les modes photoniques à des excitations matérielles, à déterminer en collaboration avec des expérimentateurs.
-Développement d'un modèle Hamiltonien décrivant ce couplage lumière-matière.
-Etude des modes propres du Hamiltonien et calcul du spectre de transmission
-Etude des propriétés topologiques du système couplé

Votre Profil

Compétences

-Solides connaissances en interactions lumière-matière, en particulier dans les régimes de couplage non-perturbatifs, ainsi qu'en physique de la matière condensée.
-Bonne maîtrise de l’anglais écrit et oral. Niveau B2 minimum (CECRL).
-Capacité à présenter, communiquer et valoriser des résultats scientifiques.
-Aptitude à travailler de manière autonome tout en s’intégrant efficacement au sein d’une équipe de recherche.

Votre Environnement de Travail

Le candidat (H/F) rejoindra l’Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg (IPCMS), une unité mixte de recherche du CNRS et de l’Université de Strasbourg, située sur le campus de Cronenbourg à Strasbourg.
Le laboratoire rassemble plus de 220 personnes, incluant chercheurs, enseignants-chercheurs, ingénieurs, doctorants et personnels techniques. Les activités de recherche de l’IPCMS couvrent un large spectre en physique et chimie des matériaux, allant des nanosciences et matériaux quantiques à la photonique, au magnétisme, aux surfaces et interfaces, ainsi qu’aux matériaux moléculaires et fonctionnels.
Le candidat (H/F) effectuera sa mission dans un environnement de recherche particulièrement dynamique, au sein du groupe de Physique mésoscopique, qui compte actuellement cinq chercheurs permanents, quatre doctorants et deux chercheurs postdoctoraux. Le projet sera co-supervisé par Guillaume Weick, maître de conférences à l’Université de Strasbourg et spécialiste des propriétés topologiques des matériaux, et David Hagenmuller, chercheur CNRS spécialiste des interactions lumière-matière dans les régimes de couplage non perturbatifs. Le projet s'inscrit dans le cadre du projet national TORNADO, financé par le PEPR LUMA, qui implique 13 laboratoires différents disposant d’une expertise de premier plan dans les interactions lumière-matière chirales. Le candidat (H/F) bénéficiera des services de restauration universitaire sur le campus, d’un accès aisé par les transports en commun ainsi que des différents avantages proposés par le CNRS à ses personnels.

Contraintes et risques

Le projet ne présente pas de contrainte ou de risque particulier. Le poste ne présente aucune contrainte spécifique ni exposition à des risques particuliers. L'activité est réalisée en horaires de bureau, sans intervention le week-end et sans régime d'astreinte.

Rémunération et avantages

Rémunération

A partir de 3071,50 € bruts mensuels (selon expérience)

Congés et RTT annuels

44 jours

Pratique et Indemnisation du TT

Pratique et indemnisation du TT

Transport

Prise en charge à 75% du coût et forfait mobilité durable jusqu’à 300€

À propos de l’offre

À propos du CNRS

Le CNRS est un acteur majeur de la recherche fondamentale à une échelle mondiale. Le CNRS est le seul organisme français actif dans tous les domaines scientifiques. Sa position unique de multi-spécialiste lui permet d’associer les différentes disciplines pour affronter les défis les plus importants du monde contemporain, en lien avec les acteurs du changement.

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