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Établissement : Université de Rennes École doctorale : École doctorale Science de la Matière, des Molécules et Matériaux Laboratoire de recherche : INSTITUT DE PHYSIQUE DE RENNES Direction de la thèse : Thomas JAOUEN ORCID 0000-0001-5844-5385 Date limite de candidature : 2026-07-31T00:00:00
L'histoire récente de la physique de la matière condensée démontre l'omniprésence d'états électroniques non conventionnels dans l'émergence de propriétés remarquables nouvelles telles que la magnétorésistance géante, la supraconductivité à haute température critique, la multiferroïcité, ou encore la thermoélectricité. Alors que ces propriétés fascinantes de la matière laissent naturellement entrevoir des réponses aux enjeux sociétaux actuels liés à l'électronique, l'énergie ou l'environnement, leur compréhension reste un véritable challenge pour la communauté scientifique en raison du caractère intrinsèquement complexe du problème à N corps à l'oeuvre dans les matériaux corrélés. De ce fait, les systèmes à électrons corrélés présentent des phases électroniques, souvent en compétition, très sensibles à des paramètres dits de contrôle tels que la composition chimique, la pression, les contraintes, la température, les champs électrique et magnétique ou encore les impulsions lumineuses. En particulier, de nouvelles approches fondées sur l'ingénierie de Floquet-Bloch ont vu le jour pour générer de manière dynamique de nouvelles brisures de symétrie. En effet, en adaptant la forme du champ électrique qui excite le matériau, on génère de nouveaux ensembles de symétries dynamiques (temporelles), ce qui permet de contrôler l'émergence de nouvelles règles de sélection et de propriétés topologiques. Ce projet de thèse vise à explorer, exploiter et manipuler les structures de bandes électroniques des matériaux quantiques par effet moiré et pilotés par la lumière, à l'aide de spectroscopies de photoémission résolues en angle, à haute résolution et résolue en temps, utilisant des impulsions laser ultra-rapides adaptées à la symétrie. Il se concentrera sur les hétérostructures de dichalcogénures de métaux de transition (TMD) twistés, qui abritent des phases électroniques corrélées et topologiques induites par effets moiré et Floquet-Bloch.
La thèse de doctorat sera menée à la fois à l'Institut de Physique de Rennes (IPR), au sein du Département Matériaux-Nanosciences (DMN), et au Centre Lasers Intenses et Applications (CELIA) de Bordeaux, au sein de l'équipe HXUV. Ces laboratoires offrent un environnement interdisciplinaire et disposent d'une solide expertise en physique de la matière condensée et en physique des solides, en matériaux bidimensionnels, en phases électroniques topologiques et corrélées, ainsi qu'en techniques de caractérisation avancées. Le candidat bénéficiera d'installations ARPES complémentaires uniques, lui permettant d'étudier les propriétés quantiques et topologiques des structures électroniques avec une haute résolution tant en énergie qu'en temps.
La/Le doctorant·e sera fortement impliqué·e dans le développement de stratégies d'élaboration d'échantillons sur un système de transfert récemment acquis (société hq graphène), destiné à prélever sélectivement de grandes sections de monofeuillets de TMD, à les faire tourner et à les transférer avec un contrôle inférieur au degré des angles de twist. Ce système de transfert est installé dans une boîte à gants et commandé à distance par ordinateur. L'un des axes majeurs de ce projet de thèse consistera à recourir à la spectroscopie de photoémission résolue en angle (ARPES) à haute résolution afin d'étudier les structures de bandes électroniques des hétérostructures TMD. Dans ce cadre, le doctorant profitera du nouveau dispositif de micro-ARPES à basse température de l'IPR. L'évolution dynamique des structures de bandes électroniques sera étudiée à l'aide de la technique ARPES résolue en temps au CELIA, qui présente une caractéristique unique : la possibilité de régler l'état de polarisation de l'ultraviolet extrême (XUV), ce qui permet d'accéder aux propriétés quantiques et géométriques de la structure électronique, avec une résolution en temps, en énergie et en impulsion. En parallèle, des demandes régulières de temps de faisceaux sur synchrotron seront déposées afin de cibler efficacement les questions scientifiques qui nécessitent des installations uniquement disponibles sur grands instruments telles que des tailles nanométriques des spots lumineux et des énergies de photons variables.
Publiée le 13/05/2026 - Réf : 277110f86c8e905ac2e899366d4a3f89
