Thèse Exploration Expérimentale de Phases Magnétiques Inhabituelles dans le Graphène Rhomboédral Multicouche H/F

Université Paris-Saclay GS Physique

Établissement : Université Paris-Saclay GS Physique
École doctorale : Physique en Ile de France
Laboratoire de recherche : Laboratoire de Physique des Solides
Direction de la thèse : Sophie GUERON ORCID 0000000228381402
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-04-15T23:59:59

Les empilements multicouches torsadés de graphène ont suscité un vif intérêt ces dernières années en raison de la richesse de leur diagramme de phase à basse température, avec des transitions vers des états électroniques topologiques fortement corrélés. Récemment, des phases corrélées similaires, présentant des paramètres d'ordre exotiques, ont également été découvertes dans des multicouches naturelles de graphène, notamment dans des portions à empilement rhomboédrique (ABC) plutôt que dans l'empilement bernal (ABA) plus courant. L'une de ces phases est une phase magnétique ordonnée intrigante, dans laquelle les moments magnétiques ne sont pas dus aux spins électroniques, mais aux boucles de courant. Cette phase inhabituelle n'a jusqu'à présent été révélée qu'indirectement par des mesures de transport, insensibles au signe du moment magnétique par rapport au champ appliqué. Par conséquent, la nature diamagnétique ou ferromagnétique de la réponse reste inconnue, une question essentielle pour élucider la nature de ce nouveau type de phase. Afin de déterminer si cette phase est diamagnétique ou ferromagnétique, et d'explorer la compétition avec d'autres phases corrélées telles que la supraconductivité, les ordres de charge, etc., nous proposons d'utiliser la méthode performante développée par notre groupe. Cette méthode repose sur des capteurs magnétorésistifs d'une sensibilité extrême, particulièrement adaptés aux matériaux 2D dont les courants orbitaux dépendent de la densité de porteurs (modulée par le contrôle d'une grille électrostatique). Grâce à cette méthode, nous avons récemment observé le diamagnétisme anormal du graphène au point de Dirac ainsi que le paramagnétisme sur les singularités de van Hove (Vallejo et al., Science 2021, Phys. Rev. Lett. 2023, thèse de doctorat 2023). La thèse de doctorat étudiera le magnétisme orbital du graphène multicouche rhomboédrique en utilisant cette technique sur l'ensemble du diagramme de phase, en faisant varier le potentiel chimique, le champ magnétique et la température. Grâce à une modélisation théorique concomitante de la réponse orbitale attendue dans ces systèmes, réalisée au sein du groupe de théorie, nous espérons faire progresser la compréhension de ce nouvel état quantique.

Les empilements multicouches torsadés de graphène ont suscité un vif intérêt ces dernières années en raison de la richesse de leur diagramme de phase à basse température, avec des transitions vers des états électroniques topologiques fortement corrélés. Récemment, des phases corrélées similaires, présentant des paramètres d'ordre exotiques, ont également été découvertes dans des multicouches naturelles de graphène, notamment dans des portions à empilement rhomboédrique (ABC) plutôt que dans l'empilement bernal (ABA) plus courant

Mesurer les courant orbitaux dans phases corrélées et topologiques de multicouches de graphene rhombohedral