Description du sujet de thèse

L'exploration du magnétisme en dimension réduite, notamment en dimension 2 (2D), est riche en phénomènes non intuitifs. Des ordres magnétiques peu conventionnels, des désordres non triviaux, des transitions de phases intrigantes ont ainsi été prédites et/ou observées. A partir de 2016-2017, de nouvelles plateformes pour l'étude de ces phénomènes ont été découvertes : ce sont des matériaux cristallins 2D, qui peuvent être isolés sous la forme d'une monocouche de l'épaisseur d'un ou de quelques atomes. Ils sont manipulables de différentes façons en les disposant dans des empilements artificiels avec d'autres matériaux 2D ou en leur applicant des contraintes mécaniques par exemple. Ces matériaux sont le siège, outre les (dés)ordres magnétiques, d'excitations photoniques ou phononiques qui peuvent se coupler au degré de liberté de spin, ce qui enrichit davantage encore l'étude du magnétisme 2D.
Le sujet de thèse est de nature fondamentale et explorera les propriétés de quelques uns de ces matériaux 2D magnétiques remarquables, soit du fait de leur température d'ordre magnétique élevée, soit parce qu'y cohabitent plusieurs types d'excitations quantiques. L'objectif est d'explorer les façons de manipuler le magnétisme 2D dans ces matériaux. Pour atteindre cet objectif, nous pouvons moduler subtilement la composition du matériau, appliquer des pressions, et utiliser des champs magnétiques. Pour comprendre les propriétés magnétiques, leur lien avec les magnons, les phonons, et le couplage entre ces excitations, on utilisera des techniques de spectroscopie fines, notamment par diffusion Raman de la lumière, dans une très large gamme de conditions, jusqu'à des limites extrêmes de température (froid), de pression (giga-Pascals) et de champ magnétique (dizaines de Teslas).

Contexte de travail

Le travail se déroulera entre deux laboratoires installés sur le même site géographique, l'Institut NEEL, où est maitrisée la fabrication des échantillons et leur caractérisation magnétique avancée (imagerie, magnétométries), et le Laboratoire National des Champs Magnétiques Intenses, où des mesures spectroscopiques en conditions extrêmes seront conduites. Le travail sera principalement expérimental, et profitera d'interactions avec des experts locaux de la synthèse des matériaux et d'approches de spectroscopies complémentaires de celles au cœur du projet. Il s'inscrit dans le cadre d'un projet national de grande envergure, impliquant sept laboratoires.
Le poste est rattaché à l'équipe HYBRID, équipe de recherche qui travaille sur les propriétés électroniques, optiques, vibrationnelles et mécaniques des systèmes hybrides à l'échelle quantique, et couplage entre ces propriétés.
Le doctorant, possédant une solide formation en physique du solide, sera en charge de la fabrication d'échantillons à façon, permettant différents types de mesures qu'il conduira lui-même seul ou en lien étroit avec des experts locaux, concernant des caractérisations à l'échelle microscopique de la structure et des propriétés magnétiques et optiques, notamment pour des expériences exploitant des champs magnétiques intenses.
L'Institut NEEL est un laboratoire du CNRS. Le CNRS est un établissement public à caractère scientifique et technologique. Il a pour mission d'identifier, d'effectuer ou de faire effectuer, seul ou avec ses partenaires, toutes recherches présentant un intérêt pour l'avancement de la science ainsi que pour le progrès économique, social et culturel. Internationalement reconnu pour l'excellence de ses travaux scientifiques, le CNRS est une référence aussi bien dans l'univers de la recherche et développement que pour le grand public.

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.

Contraintes et risques

Les expériences de spectroscopie optique imposent l'utilisation de lasers, et les risques associés. L'étudiant recevra une formation adaptée. Les expériences sous champs magnétiques intenses sont elles aussi associées à un risque, incompatible avec des dispositifs médicaux palliant des insuffisances cardiaques. Ces mêmes expériences, qui seront menées dans le cadre de plusieurs campagnes de mesures (typiquement pour deux ou trois sessions d'une semaine par année) sont par ailleurs menées lors de plages horaires non standards, de nuit.