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Comptes Rendus : Physique
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Open Access journal
ISSN (Print) 1631-0705 - ISSN (Online) 1878-1535
Published by Académie des sciences

[7 journals]

Philippe Bourges; Dalila Bounoua et al. - Loop currents in quantum
matter
- Abstract: In many quantum materials, strong electron correlations lead to the emergence of new states of matter. In particular, the study in the last decades of the complex phase diagram of high temperature superconducting cuprates highlighted intra-unit-cell electronic instabilities breaking discrete Ising-like symmetries, while preserving the lattice translation invariance. Polarized neutron diffraction experiments have provided compelling evidences supporting a new form of intra-unit-cell magnetism, emerging concomitantly with the so-called pseudogap state of these materials. This observation is currently interpreted as the magnetic hallmark of an intra-unit-cell loop current order, breaking both parity and time-reversal symmetries. More generally, this magneto-electric state is likely to exist in a wider class of quantum materials beyond superconducting cuprates. For instance, it has been already observed in hole-doped Mott insulating iridates or in the spin liquid state of hole-doped 2-leg ladder cuprates.
  PubDate: Wed, 11 May 2022 13:45:46 +000
Jacques Villain - Foreword: Prizes of the French Academy of Sciences 2020
- Abstract: Jacques Villain - Foreword: Prizes of the French Academy of Sciences 2020
  PubDate: Wed, 11 May 2022 13:45:46 +000
Franck Laloë - Gravitational quantum collapse in dilute systems
- Abstract: Penrose has suggested that large fluctuations of the gravitational energy of quantum systems, resulting from fluctuations of its density in space, may induce a quantum collapse mechanism [1], but he did not propose a precise dynamics for this process. We use the GBC (Gravitational Bohmian Collapse) model [2], which provides such a dynamics. The effects of collapse in dilute quantum systems are investigated, both in ordinary 3D space and in configuration space. We first discuss how a single result appears during a quantum measurement. The GBC model predicts a continuous but very fast evolution of the state vector that, at the end of the measurement, reproduces the von Neumann projection postulate. This ensures that the model remains compatible with the relativistic nosignaling constraint. In the absence of any measurement, we study the spontaneous effects of the GBC process, which depend on the quantum correlation function of observables with the spatial density operator. If the selected observable is the local current of the density fluid, we show that the collapse term leads to modifications of the Newton force, in a scalar or tensor form.
  PubDate: Wed, 04 May 2022 07:31:52 +000
Helene Montes; Francois Lequeux - Relation between mechanical response of
reinforced elastomers and dynamics of confined polymer chains
- Abstract: Les élastomères utilisés dans la vie courante sont toujours renforcés avec des nanoparticules rigides (noir de carbone, ou silice). L’ajout de nanoparticules rigides dans un élastomère leur confère des propriétés mécaniques très spécifiques. Dans cet article, nous rappelons d’abord ce que l’on connait aujourd’hui des propriétés mécaniques d’un élastomère autour de sa transition vitreuse, et en particulier lorsqu’il est confiné entre deux surfaces solides proche de quelques nanomètres. Puis nous expliquerons comment ces propriétés peuvent aider à la compréhension de celles des élastomères renforcés. En effet nous montrons que dans les élastomères renforcés, les propriétés mécaniques sont dominées par la propagation de la contrainte entre nanoparticules par des ponts de polymère confinés. Nous discuterons comment la connaissance de la dynamique des polymères confinés permet de comprendre les effets de température, de pression est les non-linéarités précoces de la mécanique des élastomères renforcés.
  PubDate: Mon, 02 May 2022 08:07:02 +000
Martha-Cecilia Bustamante De La Ossa - Parcours, pratique théorique et
documents scientifiques « privés » du physicien Jacques Solomon
- Abstract: Jacques Solomon (1908-1942) est une figure importante de la physique théorique des années 1930 en France. Ses travaux publiés et des documents qui lui ont appartenus et qui m’ont été confiés, font percevoir des processus spécifiques d’écriture et des élaborations théoriques, que sa mort prématurée ne lui permettra pas de mener à leur fin. Dans cet essai, je reviens sur son parcours et sur ces documents privés qui se composent de notes, brouillons, textes intermédiaires et avant-textes, dans l’optique d’une histoire intégrée des sciences et des textes.
  PubDate: Mon, 02 May 2022 08:05:44 +000
Youcef Baamara; Alice Sinatra et al. - Squeezing of nonlinear spin
observables by one axis twisting in the presence of decoherence: An
analytical study
- Abstract: Dans un ensemble d’atomes à deux niveaux descriptible par un spin collectif, on peut utiliser les états intriqués pour améliorer la sensibilité des mesures interférométriques. Bien que les états de spin non gaussiens puissent produire des améliorations quantiques plus importantes que les habituels état comprimés de spin, gaussiens, leur utilisation nécessite la mesure d’observables non linéaires en les trois composantes du spin collectif. Nous expliquons ici comment maximiser le gain quantique en utilisant des états non gaussiens surcomprimés produits par un hamiltonien non linéaire de torsion à un axe, et nous montrons que les techniques de mesure après intéraction, connues pour amplifier les signaux de sorties dans les protocoles quantiques de détermination de quantités physiques, sont efficaces pour mesurer les observables de spin non linéaires. En tenant compte des processus de décohérence pertinents pour les expériences de physique atomique, nous déterminons analytiquement le gain quantique optimal en fonction des paramètres de bruit pour un nombre d’atomes arbitraire.
  PubDate: Mon, 25 Apr 2022 11:47:26 +000
Kamran Behnia - What is measured when measuring a thermoelectric
coefficient'
- Abstract: Dans un solide contenant des électrons itinérants, un gradient thermique génère un champ électrique. En présence d’un champ magnétique (ou une courbure de Berry) ce champ électrique a une composante transverse. Ces deux effets sont connus sous le nom de coefficients de Seebeck et de Nernst. Callen a soutenu, en 1948 que l’effet Seebeck quantifie l’entropie portée par un flux de particules chargées en l’absence de gradient thermique. De même, la conductivité de Nernst quantifie l’entropie portée par un flux de flux magnétique en l’absence de gradient thermique. Cet article résume une approche aux phénomènes thermoélectriques dans laquelle leur amplitude approximative est donnée par des constantes fondamentales et des longueur caractéristiques qui dépendent du matériau. Par conséquent, la connaissance de ces échelles de longueur permet de prédire l’amplitude du signal mesuré. Plus précisément, la conductivité de Nernst dans les métaux varie avec le carré du libre parcours moyen. Sa composante anormale dans les solides magnétiques est proportionnelle au carré de la longueur magnétique fictive. Dans l’état normal d’un supraconducteur, les paires de Cooper éphémères génèrent un signal qui évolue avec le carré de la longueur de cohérence supraconductrice. En dessous de la température critique, se signal devient celui produit par les vortex mobiles du supraconducteur en question.
  PubDate: Wed, 23 Mar 2022 13:05:34 +000
Etienne Perret - Chipless labels detection by backscattering for
identification and sensing applications
- Abstract: Il existe actuellement un intérêt croissant pour le développement de systèmes de communication consommant le moins d’énergie possible, avec l’idée d’éliminer la présence de batteries, qui sont des composants très polluants. C’est pourquoi on étudie de plus en plus les principes de communication RF basés sur la retro-modulation, ou même plus simplement sur la rétrodiffusion d’une onde par un dispositif qui prend la forme d’une étiquette, comme un code-barres. Dans ce dernier cas, il s’agit d’utiliser la signature radar de cette étiquette totalement passive ; la géométrie des éléments imprimés sur celle-ci ayant été spécialement conçue pour remplir les fonctions souhaitées. Ces nouveaux systèmes ne peuvent prétendre faire les mêmes choses que ceux fonctionnant avec une alimentation ou une puce, mais ils peuvent être intéressants pour certaines applications où les distances de lecture ne dépassent pas un mètre. Par rapport aux code-barres, les principaux avantages sont liés à l’utilisation des ondes RF pour communiquer, ce qui permet de lire à travers certains objets opaques à la lumière ou encore de réduire significativement le temps d’acquisition des identifiants en pouvant balayer plus facilement de plus grandes zones de lecture.
  PubDate: Wed, 16 Mar 2022 13:46:44 +000
+3+ +and+the+hidden+nature&rft.title=Comptes+Rendus+:+Physique&rft.issn=1631-0705&rft.date=2022&rft.volume=">Sha Han; Can-Li Song et al. - Interface enhanced superconductivity in
FeSe/SrTiO 3 and the hidden nature
- Abstract: The superconductivity confined in a two-dimensional interface exhibits many exotic phenomena that have certain counterparts in layered cuprates and iron-based superconductors, and thus provides rare opportunities to reveal the mystery of high temperature superconductivity therein. By constructing and tailoring hybrid heterostructures such as FeSe/SrTiO 3 (FeSe/STO), interface-enhanced superconductivity arouses, and the substrate has been demonstrated to provide the phonons and enhance the strong electron–phonon coupling (EPC) within monolayer FeSe. More research and reporting systems uncover that the band-bending induced charge transfer at the interface could become a unified microscopic picture to design the new interface superconductors. With re-examination of the experimental research in LaAlO 3 /STO (LAO/STO) and unconventional superconductors, the common characteristics such as band bending and rigid band shift are perceived in the FeSe/STO, LAO/STO and cuprate superconductors. This review may provide important information to inspect the mechanism of high-T c superconductivity from a different view.
  PubDate: Tue, 08 Mar 2022 16:21:39 +000
B = 0 T&rft.title=Comptes+Rendus+:+Physique&rft.issn=1631-0705&rft.date=2022&rft.volume=">Clément Dutreix; Hector González-Herrero et al. - Measuring graphene’s
Berry phase at B = 0 T
- Abstract: Les interférences de quasiparticules observées par microscopie à effet tunnel sont particulièrement utiles pour étudier les propriétés électroniques de matériaux en surfaces. Ces interférences possèdent des informations sur la surface de Fermi du système et leur résolution en énergie permet, dans certains cas, de reconstruire la relation dispersion. Nous montrons ici que les images d’interférences de quasiparticules peuvent aussi contenir une information sur la phase de Berry qui caractérise la structure de bande du matériau. La phase de Berry est une phase géométrique que les fonctions d’onde electroniques acquièrent lors d’une évolution cyclique dans un espace de paramètres. Elle est quantifiée lorsque la trajectoire de l’évolution ensèrre une singularité des fonctions d’onde. Il s’agit alors d’une propriété topologique de la structure de bande. La phase de Berry dans les solides est traditionnellement mesurée en appliquant des champs électromagnétiques pour forcer les particules à former de trajectoires fermées. L’utilisation de la figure d’interférence de quasiparticules permet de s’extraire de ce paradigme car la phase de Berry peut affecter la réponse statique des électrons au désordre en l’absence de champ électromagnétique.
  PubDate: Tue, 08 Mar 2022 16:21:39 +000
+2+ +monolayers+to+a+circular+Bragg+grating+cavity&rft.title=Comptes+Rendus+:+Physique&rft.issn=1631-0705&rft.date=2022&rft.volume=">Oliver Iff; Marcelo Davanco et al. - Hyperspectral study of the coupling
between trions in WSe 2 monolayers to a circular Bragg grating cavity
- Abstract: Circular Bragg gratings compose a very appealing photonic platform and nanophotonic interface for the controlled light-matter coupling of emitters in nanomaterials. Here, we discuss the integration of exfoliated monolayers of WSe 2 with GaInP Bragg gratings. We apply hyperspectral imaging to our coupled system, and explore the spatio-spectral characteristics of our coupled monolayer-cavity system. Our work represents a valuable step towards the integration of atomically thin quantum emitters in semiconductor nanophotonic cavities.
  PubDate: Tue, 08 Mar 2022 16:21:39 +000
Atac Imamoglu; Ovidiu Cotlet et al. - Exciton–polarons in
two-dimensional semiconductors and the Tavis–Cummings model
- Abstract: Les excitations optiques élémentaires d’un système bidimensionnel d’électrons ou de trous ont été identifiées comme des exciton-Fermi-polarons. Néanmoins, la connexion entre l’état lié d’un exciton et d’un électron, appelé trion, et les exciton–polarons fait l’objet d’un débat permanent. Ici, nous utilisons une analogie avec le modèle de Tavis–Cummings de l’optique quantique pour montrer qu’un exciton–polaron peut être compris comme une quasi-particule hybride — une superposition cohérente d’un exciton nu dans une mer de Fermi non perturbée et une excitation collective brillante de nombreux trions. L’analogie est valable dans la mesure où l’Ansatz de Chevy fournit une bonne description de l’écrantage dynamique des excitons et à condition que l’énergie de Fermi soit beaucoup plus petite que l’énergie de liaison des trions. Nous espérons que nos résultats apporteront de nouvelles connaissances qui pourraient aider à expliquer les différences frappantes entre les spectres d’absorption et d’émission des semi-conducteurs bidimensionnels.
  PubDate: Tue, 08 Mar 2022 16:21:39 +000
+2+ /graphene+heterostructure&rft.title=Comptes+Rendus+:+Physique&rft.issn=1631-0705&rft.date=2022&rft.volume=">Luis Enrique Parra López; Loïc Moczko et al. - Single- and narrow-line
photoluminescence in a boron nitride-supported MoSe 2 /graphene
heterostructure
- Abstract: Heterostructures made from van der Waals (vdW) materials provide a template to investigate a wealth of proximity effects at atomically sharp two-dimensional (2D) heterointerfaces. In particular, near-field charge and energy transfer in vdW heterostructures made from semiconducting transition metal dichalcogenides (TMD) have recently attracted interest to design model 2D “donor–acceptor” systems and new optoelectronic components. Here, using Raman scattering and photoluminescence spectroscopies, we report a comprehensive characterization of a molybedenum diselenide (MoSe 2 ) monolayer deposited onto hexagonal boron nitride (hBN) and capped by mono- and bilayer graphene. Along with the atomically flat hBN susbstrate, a single graphene epilayer is sufficient to passivate the MoSe 2 layer and provides a homogenous environment without the need for an extra capping layer. As a result, we do not observe photo-induced doping in our heterostructure and the MoSe 2 excitonic linewidth gets as narrow as 1.6 meV, approaching the homogeneous limit. The semi-metallic graphene layer neutralizes the 2D semiconductor and enables picosecond non-radiative energy transfer that quenches radiative recombination from long-lived states. Hence, emission from the neutral band edge exciton largely dominates the photoluminescence spectrum of the MoSe 2 /graphene heterostructure. Since this exciton has a picosecond radiative lifetime at low temperature, comparable with the non-radiative transfer time, its low-temperature photoluminescence is only quenched by a factor of 3.3±1 and 4.4±1 in the presence of mono- and bilayer graphene, respectively. Finally, while our bare MoSe 2 on hBN exhibits negligible valley polarization at low temperature and under near-resonant excitation, we show that interfacing MoSe 2 with graphene yields a single-line emitter with degrees of valley polarization and coherence up to ∼ 15 %.
  PubDate: Tue, 08 Mar 2022 16:21:39 +000
Guillaume Cassabois; Adrien Rousseau et al. - Hexagonal boron nitride:
optical properties in the deep ultraviolet
- Abstract: Cette revue est dédiée aux progrès récents dans la compréhension des propriétés optoélectroniques du nitrure de bore hexagonal (hBN) dans l’ultraviolet profond. La comparaison entre un cristal massif de hBN et une monocouche de hBN montre quelques unes de leurs différences majeures telles que la nature de la bande interdite, l’énergie de liaison excitonique ainsi que l’élargissement des raies excitoniques assisté par phonons. Les perspectives mettent en avant la nécessité d’étudier le régime d’échantillons composés de quelques monocouches de hBN, y compris des monocouches tournées dans le contexte actuel de la twistronique.
  PubDate: Tue, 08 Mar 2022 16:21:39 +000
Jianju Tang; Hongyi Yu et al. - Moiré excitons at line defects in
transition metal dichalcogenides heterobilayers
- Abstract: In heterobilayers of 2D semiconductors, moiré pattern forms due to the inevitable lattice mismatch and twisting. Earlier works have shown that interlayer excitons in long-period moiré pattern experience a pronounced superlattice potential and have nanoscale patterned light-coupling properties. This leads to remarkable new possibilities to explore exciton physics and tailor optical properties. Line defects such as twin domain boundaries are commonly found in semiconducting transition metal dichalcogenides monolayer, which, in the context of a heterobilayer, leads to an interface between the R-stacking moiré and H-stacking moiré. Here, we show that such interface created by twin-domain boundary realizes a line-defect in the moiré superlattices for interlayer excitons, which localises a one-dimensional exciton mode of topological origin. The defect configuration in the moiré exciton superlattices can be continuously tuned by the interlayer translation and twisting angle, and is also a reflection of the atomic configuration of the domain boundary. The dispersion, wavefunction, and light coupling properties of the interface exciton modes are investigated at different superlattice defect configurations.
  PubDate: Tue, 08 Mar 2022 16:21:39 +000
Lei Ren; Cédric Robert et al. - Tuning absorption and emission in
monolayer semiconductors: a brief survey
- Abstract: We review the physical mechanisms that allow tuning of absorption and emission characteristics in monolayer semiconductors. We use the model system of transition metal dichalcogenide mono-layers such as MoSe 2 or WSe 2 due to their very efficient light-matter interaction and availability of high quality samples. For monolayers encapsulated in hexagonal boron nitride both homogeneous and inhomogenous contributions to the exciton optical transition linewidth can be tuned opening up pathways for tailoring the reflectivity and absorption in van der Waals heterostructures.
  PubDate: Tue, 08 Mar 2022 16:21:39 +000
+2+ &rft.title=Comptes+Rendus+:+Physique&rft.issn=1631-0705&rft.date=2022&rft.volume=">César González; Yannick J. Dappe - Theoretical approach to point defects
in a single transition metal dichalcogenide monolayer: conductance and
force calculations in MoS 2
- Abstract: Nous présentons ici une mini-revue de nos différents travaux sur l’étude théorique des défauts dans une monocouche de MoS 2 . En utilisant la Théorie de la Fonctionnelle de la Densité (DFT), nous avons caractérisé structurellement et électroniquement différents types de défauts à partir de lacunes de S et Mo, ainsi que leurs antisites. En combinaison avec un formalisme de Green–Keldysh, nous avons simulé les images de microscopie à effet tunnel (STM) correspondantes. Egalement, nous avons déterminé les forces, afin d’interpréter les expériences de microscopie à force atomique (AFM). Nous avons également étudié l’adsorption de molécules sur ces défauts. Finalement, nous présentons de récents résultats sur le calcul de conductance latérale dans des nano-rubans de MoS 2 avec défauts. Ces travaux ouvrent la voie à de nouvelles applications en nanoélectronique ou pour les capteurs de gaz, et soulignent la nécessité d’explorer plus avant ces nouveaux systèmes.
  PubDate: Tue, 08 Mar 2022 16:21:39 +000
+2+ +monolayer+epitaxially+grown+on+graphene&rft.title=Comptes+Rendus+:+Physique&rft.issn=1631-0705&rft.date=2022&rft.volume=">Maxime Gay; Minh-Tuan Dau et al. - The search for manganese incorporation
in MoSe 2 monolayer epitaxially grown on graphene
- Abstract: The introduction of magnetism in two-dimensional (2D) materials represents an intense field of research nowadays and the quest to reach above-room-temperature ordering temperatures is still underway. Intrinsic ferromagnetism was discovered in 2017 in CrI 3 and Cr 2 Ge 2 Te 6 in the monolayer form with low Curie temperatures. An alternative method to introduce magnetism into conventional 2D materials is substitutional doping with magnetic impurities similarly to three-dimensional diluted magnetic semiconductors. The case of Mn-doped transition metal dichalcogenide (MoS 2 , MoSe 2 , WS 2 , WSe 2 ) monolayers is very interesting because combining out-of-plane ferromagnetism and valley contrast leads to ferrovalley materials. In this work, we focus on the incorporation of Mn in MoSe 2 by molecular beam epitaxy on graphene which has been rarely addressed up to now. By using a multiscale characterization approach, we demonstrate that Mn atoms are incorporated into the MoSe 2 monolayer up to 5 atomic percent. However, when incorporated into the film, Mn atoms tend to diffuse to the grain edges forming undefined Mo x Mn y Se z phase at grain boundaries after completion of the MoSe 2 monolayer. This segregation leaves the crystalline and electronic structure of MoSe 2 unmodified. Above 5%, the saturation of Mn content in MoSe 2 leads to the formation of epitaxial MnSe clusters.
  PubDate: Tue, 08 Mar 2022 16:21:39 +000
Taro Wakamura; Sophie Guéron et al. - Novel transport phenomena in
graphene induced by strong spin-orbit interaction
- Abstract: Graphene is known to have small intrinsic spin-orbit Interaction (SOI). In this review, we demonstrate that SOIs in graphene can be strongly enhanced by proximity effect when graphene is deposited on the top of transition metal dichalcogenides. We discuss the symmetry of the induced SOIs and differences between TMD underlayers in the capacity of inducing strong SOIs in graphene. The strong SOIs contribute to bring novel phenomena to graphene, exemplified by robust supercurrents sustained even under tesla-range magnetic fields.
  PubDate: Fri, 28 Jan 2022 11:38:43 +000
Irène Cucchi; Simone Lisi et al. - Electronic structure of 2D van der
Waals crystals and heterostructures investigated by spatially- and
angle-resolved photoemission
- Abstract: La photoémission résolue en angle mesure directement la structure électronique des matériaux et s’est distinguée dans l’étude de cristaux volumiques avec de nouvelles propriétés électroniques. Grâce à des avancées techniques récentes, cette technique peut maintenant être utilisée pour étudier les hétérostructures de van der Waals construites en empilant des cristaux bidimensionnels. Dans cet article, nous présenterons l’état de l’art actuel pour la photoémission résolue en angle appliquée aux matériaux bidimensionnels, et nous dresserons un panorama de ce domaine encore jeune. Nous nous focaliserons en particulier sur des systèmes similaires à ceux utilisés pour des expériences de transport et d’optique, y compris la bicouche de graphène avec une orientation relative entre les couches proche de l’angle magique (magic-angle twisted bilayer graphene), et l’effet de la variation in-situ de tension dans les hétérostructures de van der Waals.
  PubDate: Mon, 13 Dec 2021 13:01:01 +000