Thèse Contrôle Résonants des Phases Émergentes dans les Aimants de Van Der Waals H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris Cité
École doctorale : Physique en Ile de France
Laboratoire de recherche : Matériaux et phénomènes quantiques
Direction de la thèse : Yann GALLAIS ORCID 0000000205891522
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-04-15T23:59:59

Les matériaux magnétiques de van der Waals bidimensionnels se sont récemment imposés comme une plateforme exceptionnelle pour l'étude et le contrôle des phénomènes quantiques collectifs à l'échelle atomique. Parmi ces systèmes, des composés tels que le CrSBr, le FePS et le NiI offrent un terrain d'étude particulièrement riche, car leurs phases magnétiques résultent d'une interaction subtile entre les degrés de liberté du réseau cristallin, des orbitales et des spins. Le projet de doctorat proposé vise à exploiter ce couplage fort pour parvenir à un contrôle résonant du magnétisme par la lumière.
À cette fin, le/la doctorante mettra au point un dispositif optique basé sur un système laser femto-seconde de pointe et générera des impulsions térahertz (THz) intenses afin d'exciter de manière sélective des modes de basses, tels que les phonons fortement couplés au spin, à l'échelle de la femtoseconde (1015 s). La dynamique ultrarapide sera étudiée par spectroscopie Raman résolue en temps, un outil unique permettant de sonder à la fois les vibrations du réseau cristallin et les excitations magnétiques. Cette approche permettra de suivre en temps réel la dynamique couplée du réseau cristallin et des spin, et de déterminer comment une telle excitation modifie l'ordre magnétique à des échelles de temps ultrarapides.
L'objectif principal sera de mettre au jour les mécanismes microscopiques régissant le contrôle magnétique résonant dans la limite bidimensionnelle. Au-delà de son intérêt fondamental, cette recherche pourrait ouvrir de nouvelles voies vers des technologies opto-spintroniques et magnoniques.

Le doctorant devra posséder une solide formation en physique de la matière condensée. Des connaissances en programmation, optique ultra-rapide et/ou optique non linéaire seraient un atout. Le/la candidate devra avoir le goût pour le travail expérimental et l'instrumentation.

Les matériaux magnétiques de van der Waals bidimensionnels se sont récemment imposés comme une plateforme exceptionnelle pour l'étude et le contrôle des phénomènes quantiques collectifs à l'échelle atomique. Parmi ces systèmes, des composés tels que le CrSBr, le FePS et le NiI offrent un terrain d'étude particulièrement riche, car leurs phases magnétiques résultent d'une interaction subtile entre les degrés de liberté du réseau cristallin, des orbitales et des spins. Le projet de doctorat proposé vise à exploiter ce couplage fort pour parvenir à un contrôle résonant du magnétisme par la lumière.

the PhD candidate will develop an optical setup based on a state-of-the-art laser system and generate intense terahertz (THz) pulses to selectively excite low-energy modes, such as strongly spin-coupled phonons and magnons, on femtosecond timescales (1015 sec). The ultrafast dynamics will be probed by time-resolved Raman spectroscopy, a unique tool for monitoring both lattice vibrations and magnetic excitations. This approach will make it possible to follow the coupled lattice and spin dynamics in real time and to determine how such excitation modifies magnetic order on ultrafast timescales.