Recherche

Sujet de thèse

Au cours de ma thèse au Laboratoire de Physique des Solides (LPS) d'Orsay, j'ai travaillé sur le magnétisme orbital des modèles de cristaux sur réseaux cristallins. En particulier, j'ai étudié théoriquement la réponse magnétique de réseaux bidimensionnels comme le graphène, le nitrure de bore, etc. en tentant de comprendre la forte réponse diamagnétique de matériaux comme le graphite, le bismuth. Le fort diamagnétisme de ces matériaux est produit par le couplage entre deux bandes d'énergie très proches : contrairement à ce qui est généralement dit, le magnétisme orbital a une grosse contribution interbandes ! Pour plus de détails, je vous renvoie vers mon manuscrit de thèse.

Publications liées à mon travail de thèse

From Dia- to Paramagnetic Orbital Susceptibility of Massless Fermions, Phys. Rev. Lett. 112, 026402 (2014)
A. Raoux, M. Morigi, J.-N. Fuchs, F. Piéchon et G. Montambaux

Le magnétisme d'un système peut se lire directement sur son spectre d'énergie à champ magnétique nul. Vraiment ? La susceptibilité de spin est directement proportionnelle à la densité d'états c'est vrai, mais pour le magnétisme orbital ? C'est très faux ! Tenez, voici un exemple d'une famille de systèmes avec tous le même spectre d'énergie, mais avec des réponses magnétiques drastiquement différentes...

Orbital magnetism in coupled-bands models, Phys. Rev. B 91, 085120 (2015).
A. Raoux, F. Piéchon, J.-N. Fuchs et G. Montambaux

De l'article de 2014, on comprend que le spectre en champ nul ne suffit pas à comprendre le magnétisme orbital... Pourtant, le magnétisme doit bien être caché quelque part dans l'hamiltonien. Dans l'article suivant, nous donnons la théorie de réponse linéaire de la susceptibilité orbitale, qui permet de découper la réponse magnétique en différentes contributions : le spectre d'énergie, mais aussi des propriétés géométriques faisant intervenir la courbure de Berry et le tenseur géométrique.

Tunable orbital susceptibility in α −T3 tight-binding models, Journ. Phys. Conf. Series 603, 012001 (2015)
F. Piéchon, J.-N. Fuchs, A. Raoux et G. Montambaux

Dans l'article de 2014, on introduit un réseau (déjà bien connu pour d'autres raisons): le modèle T3 ou modèle "dés". Il existe plusieurs façons d'obtenir un tel réseau, et chacune a sa propre réponse magnétique... cet article, issu d'une conférence donnée par Frédéric Piéchon au Japon en présente une revue détaillée.

Geometric orbital susceptibility : Quantum metric without Berry curvature, Phys. Rev. B 94, 134423 (2016).
F. Piéchon, A. Raoux, J.-N. Fuchs et G. Montambaux

L'article dans Phys. Rev. B de 2015 décrit toutes les contributions possibles à la susceptibilité, mais montre aussi que la contribution principale pour les systèmes étudiés est due à la courbure de Berry. Est-ce tout le temps le cas ? Non : pour des raisons de symétrie, on peut trouver des systèmes où la courbure de Berry est nulle, et donc ne donne aucune contribution à la susceptibilité orbitale. Le champ est libre pour observer un effet fondamentalement géométrique : celui du tenseur métrique. Explications dans l'article.


Autres publications