Groupe « Physique statistique et matière condensée »

Équipes de recherche

Le Groupe « Physique statistique et matière condensée » réunit les équipes :

• Physique statistique et systèmes complexes
• Nanophysique

Le groupe de mécanique statistique et matière condensée regroupe deux thématiques principales : physique statistique et systèmes complexes et d’autre part, nanophysique.

La première thématique concerne trois axes qui couvrent une grande partie de la physique statistique. Le premier traite de la mécanique statistique rigoureuse et en particulier de l’étude des phénomènes de transition de phase. Le deuxième traite de la mécanique statistique des systèmes quantiques ouverts hors d’équilibre, et le troisième de la physique statistique des systèmes complexes. Les « frontières » entre ces trois axes de recherche sont assez arbitraires et largement perméables, et de nombreux membres de l’équipe ont des activités dans au moins deux d’entre eux. Les méthodes vont des approches mathématiques rigoureuses à des simulations numériques ainsi qu’à l’analyse des données empiriques par le biais des outils d’approximation usuels de la physique statistique. En outre, l’équipe développe des interfaces au sein et en dehors de la physique.

La deuxième thématique du groupe s’est concentrée sur le transport quantique dans les systèmes mésoscopiques et les nano-objets : ces systèmes sont de taille et de température suffisamment petite pour que la propagation des porteurs de charge s’effectue de manière cohérente. Les principaux dispositifs étudiés sont :

• Les systèmes supraconducteurs et hybrides, où la nature fondamentale d’une paire de Cooper (2 électrons intriqués) donne lieu a des propriétés uniques (courant Josephson, séparation de paires de Cooper, …)
• Les propriétés de transport des électrons dans l’effet Hall quantique, où des états de bord chiraux donnent un outil pour étudier l’électronique quantique, où les électrons uniques remplacent les photons uniques dans les expériences d’interférence. L’interaction Coulombienne dans ces systèmes 1D donne aussi lieu à des excitations collectives de charge non-entière, décrites par le modèle de Luttinger.
• Le transport quantique thermo-électrique, où le coefficient de Seebeck est étudié dans le régime mésoscopique, ainsi que les corrélations mixtes de courants de charge et de chaleur.

Physique statistique et systèmes complexes

Les activités de l’équipe couvrent un large spectre en physique statistique, allant d’études rigoureuses des transitions de phase aux systèmes quantiques ouverts jusqu’aux réseaux complexes et à leurs applications interdisciplinaires.

Nanophysique

L’équipe de nanophysique étudie théoriquement le transport électronique quantique (le courant électronique ou thermique et ses fluctuations) dans les systèmes nano- et mésoscopiques : points quantiques, nanofils semiconducteurs, supraconducteurs.