Thèse Tomographie Quantique des Électrons dans les Cristaux Combiner les Données Expérimentales pour Reconstruire la Fonction de Wigner H/F Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Sciences de l'ingénierie et des systèmes École doctorale : Sciences Des Systèmes Laboratoire de recherche : [UMR 8580] Laboratoire Structures, Propriétés, Modélisation des Solides Direction de la thèse : Jean-Michel GILLET ORCID 0000000179228152 Début de la thèse : 2027-09-15 Date limite de candidature : 2027-04-30T23:59:59 La connaissance du comportement des électrons dans les liaisons chimiques et les matériaux cristallins est essentielle pour expliquer leurs propriétés physiques et chimiques. Ceci est primordial pour maîtriser leur cohésion, leur réactivité ou leurs propriétés magnétiques. Cependant, une description complète et précise des électrons reste un défi majeur lorsqu'il faut exploiter de manière cohérente plusieurs sources d'informations expérimentales.
Ce projet de thèse vise à relever ce défi en étendant la cristallographie quantique à la tomographie électronique dans l'espace des phases. On se concentrera sur la reconstruction de la fonction de Wigner réduite à un électron (1-Wigner), qui est une représentation dans l'espace des phases du comportement quantique des électrons. Les récentes avancées méthodologiques réalisées dans notre laboratoire ont ouvert de nouvelles possibilités pour reconstruire cette grandeur à partir de données expérimentales de diffusion à haute résolution (voir les dernières publications).
L'objectif central de ce travail de thèse sera de déterminer comment différentes techniques expérimentales (éventuellement complétées par des calculs) peuvent être combinées pour améliorer la précision et la robustesse de la fonction 1-Wigner reconstruite.
La recherche portera sur des sources d'information complémentaires, notamment la diffraction des rayons X à haute résolution, la diffraction électronique, la diffraction des neutrons polarisés et la diffusion Compton, ainsi que sur des calculs ab initio issus de la chimie quantique et de la physique des solides. Toute autre approche expérimentale ou spectroscopique pourra également être explorée tant qu'elle contribue à fournir des informations pertinentes sur la structure électronique.
La thèse abordera donc trois questions :
- Quelles sont les données expérimentales les plus instructives ? Évaluer les mesures les mieux adaptées à la reconstruction du 1-Wigner.
- Comment combiner des informations complémentaires ? Développer des méthodes de calcul permettant de combiner les données expérimentales.
- Que peut révéler cette meilleure reconstruction de la 1-Wigner? Étudier les applications possibles aux matériaux cristallins.
Le résultat attendu est une description plus précise du comportement électronique dans l'espace des phases au sein des cristaux. Cela devrait permettre d'identifier les ensembles de données expérimentales complémentaires pertinents et d'offrir une meilleure représentation quantique des liaisons chimiques.
We are in the context of quantum crystallography, which aims to determine as precisely as possible the behaviour of electrons in molecular and crystalline systems. More precisely, we aim at determining the most useful phase-space description of electron quantum behaviour in chemical bonds. Explore experimental techniques and data to improve the quality of 1-Wigner reconstruction The methods to be used will be those of quantum chemistry (ab-initio molecular or solid calculations) in conjunction with high resolution scattering (X-rays, electrons, polarised neutrons) data and other possible ways to retrive useful information on the electrons in the system