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Thèse : Transport quantique de la chaleur à très basse température : vers la manipulation d'un phonon unique à l'échelle nanométrique (H/F)

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
Français - Anglais

Date Limite Candidature : vendredi 25 juin 2021

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Informations générales

Référence : UPR2940-ELOBER-044
Lieu de travail : GRENOBLE
Date de publication : vendredi 4 juin 2021
Nom du responsable scientifique : BOURGEOIS Olivier
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2021
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

• Cadre général
Les phonons, tout comme les électrons, sont des particules quantiques. Pourtant, à température ambiante et dans un échantillon macroscopique, cette nature quantique des phonons n'apparaît pas dans le transport de chaleur : ceci est dû au fait la longueur de cohérence de phase des phonons à température ambiante, qui limite les distances sur lesquelles les effets d'interférences quantiques sont visibles, beaucoup plus faible que les dimensions caractéristiques de l'échantillon. Cependant, si on refroidit l'échantillon (T~50mK) et réduit ses dimensions (~µm), il est alors possible de mettre en évidence la nature quantique des phonons. C'est dans ce domaine de recherches que nous travaillons. Nous proposons d'étudier comment le confinement change le comportement des phonons : nous nous attaquerons au problème du transport thermique en dimensionnalité réduite, ie membranes ou nanofils. Ce dernier cas peut se comprendre assez intuitivement : que se passe-t-il lorsque l'on oblige un phonon à se déplacer dans un conducteur unidimensionnel dont les dimensions sont de l'ordre de sa longueur d'onde ? Si le transport se fait de manière ondulatoire, on s'attend à ce que l'on observe un plateau dans la transmission chaque fois que la largeur du fil vaut un nombre entier de fois la longueur d'onde des phonons. Pourtant, les premières expériences sur ce sujet donnent des résultats très débattus et les confirmer seront le sujet de la thèse.

• Sujet exact, moyens disponibles
Les mesures envisagées consistent en des mesures de transport thermiques à très basse température. Il s'agit donc de mesurer des élévations de températures aux bornes de structures suspendues, en réponse à un flux de chaleur, le tout à des températures de quelques dizaines de millikelvins. Il va sans dire qu'il s'agit de Physique expérimentale de pointe, qui fait intervenir trois compétences principales : cryogénie, nanofabrication et détecteurs. Notre groupe travaille sur ce sujet depuis plusieurs années et a mis au point les détecteurs actuellement les plus sensibles. Pour les expériences proposées, un des aspects sera de pousser encore leurs performances en explorant des pistes que nous pensons pertinentes.
L'aspect nanofabrication est maîtrisé au laboratoire, une collaboration avec l'IMEN et le CEA est au cœur du projet ANR HANIBAL.

Contexte de travail

Le ou la candidate retenu(e) sera co-encadré(e) par Olivier Bourgeois et Laurent Saminadayar (Néel Institut, CNRS).

Interactions et collaborations : Natalio Mingo (Théorie, CEA, Grenoble), David Lacroix (Expériences, Nancy), Robert Whitney (Théorie, LPMMC, Grenoble).

L'Institut NEEL ( http://neel.cnrs.fr ) est un laboratoire CNRS de recherche fondamentale en physique de la matière condensée, en association avec l'Université Grenoble-Alpes. Environ 450 personnes y travaillent. Il est situé à Grenoble, dans un environnement scientifique international très riche, au cœur des Alpes.

Contraintes et risques

La manipulation de fluides cryogéniques nécessitera l'observation de règles strictes.

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