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Sujets de thèse
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DRF : Sujet de thèse SL-DRF-21-0382

DOMAINE DE RECHERCHE
Physique du solide, surfaces et interfaces / Physique de l’état condensé, chimie et nanosciences
INTITULÉ DU SUJET Français English

Glace de spin couplée à un bain de phonons

RÉSUMÉ DU SUJET

Ces dernières années, l'étude des liquides de spin suscite un vif intérêt en physique de la matière condensée. Ces nouveaux états quantiques de la matière sont en effet décrits à l'aide de champs de jauge émergents et présentent une intrication quantique à grande échelle. L'état glace de spin, par exemple, ne présente pas de brisure spontanée de symétrie, mais est néanmoins organisé localement. La règle qui décrit cette organisation est une loi de conservation locale et s'interprète comme un champ de jauge émergent.

On cherche ici à décrire les situations où par le biais du couplage magnéto-élastique, les mouvements de point zéro des atomes induisent des fluctuations magnétiques. De ce fait, le champ de jauge fluctue dans le temps, ce qui donne naissance à un champ électrique en plus du champ magnétique. Cette phase nouvelle est appelée glace de spin quantique.

Ce projet propose une approche numérique du problème, à l'aide d'une simulation directe des équations du mouvement au niveau des spins, en tenant compte d'une force aléatoire susceptible de faire changer l'état de spin localement et donc d'induire ces fluctuations. Ces simulations sont en outre basées sur un échantillonnage Monte-Carlo de l'espace des phases, un travail complexe dans le cadre de systèmes dits frustrés comme les glaces de spin. L'enjeu est de mettre au point un outil numérique capable de prédire la stabilité des phases en présence, de proposer une interprétation en termes de champs émergents et de caractériser le spectre des excitations. On s'attachera à rester au plus près des expériences menées par ailleurs au laboratoire, sur des systèmes modèles (pyrochlore et grenats de terre rare) où l'on pense que ces fluctuations sont à l'œuvre.

INFORMATIONS PRATIQUES
Institut rayonnement et matière de Saclay
Laboratoire Léon Brillouin
Groupe 3 Axes
Centre : Saclay
PERSONNE À CONTACTER PAR LE CANDIDAT

SYLVAIN PETIT  

CEA
DRF/IRAMIS/LLB
CEA-Saclay
91191 Gif sur Yvette

Téléphone : +33 1 69 08 60 39

UNIVERSITÉ / ÉCOLE DOCTORALE
Paris-Saclay
Physique en Île-de-France (EDPIF)
DIRECTEUR DE THÈSE

SYLVAIN PETIT

CEA
DRF/IRAMIS/LLB
CEA-Saclay
91191 Gif sur Yvette