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Service de Physique Statistique, Magnétisme et Supraconductivité
SPSMS - Directeur : Jean-Pascal BRISON
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NOUVEAU ! Plaquette des stages/thèses en bas de la page ...
Le SPSMS est un laboratoire du CEA-Grenoble associé à l'Université Joseph Fourier et composante de l'Institut de Physique de la Matière Condensée (environ 30 chercheurs et 10 techniciens). Il est entièrement dévolu à la recherche fondamentale en matière condensée : les thèmes de recherches que nous y développons couvrent le magnétisme, la supraconductivité, la nanophysique, avec pour objectif de dégager les nouveaux concepts qui permettront de « comprendre » les systèmes complexes où apparaissent de nouveaux états de la matière. Pour attaquer ces problèmes, nous avons rassemblé des moyens sur des sujets très ciblés mais qui couvrent tout le spectre allant de l’élaboration des cristaux ou des dispositifs électroniques à leur compréhension théorique, en passant par toute la gamme des mesures physiques en conditions extrêmes (très basses températures, fort champ magnétiques, haute pression) et des mesures microscopiques (diffusion neutronique, muons, synchrotron, spectroscopie tunnel par STM « scaning tunneling microscope »…). Une des grandes forces du laboratoire est le développement d’une instrumentation de pointe pour répondre aux nouveaux défis expérimentaux, tant dans le domaine de la nanophysique, que de la diffraction neutronique ou des mesures très bas niveau en environnement cryogénique (T ∼ 10 mK).
Le service est organisé en trois laboratoires et deux groupes :
- Le Laboratoire de Transport Electronique, Quantique et Supraconductivité (LaTEQS).
- Le laboratoire Instrumentation, Matériaux Avancés, Physique des Electrons Corrélés (IMAPEC).
- Le laboratoire de Magnétisme et Diffraction Neutronique (MDN).
- Le Groupe Théorie (GT) (Anglais).
- Le Groupe Magnétisme et Frustration (GMF).
Les différentes composantes du SPSMS travaillent en étroite collaboration de l'élaboration des matériaux et des dispositifs à la théorie en passant par la caractérisation macroscopique et microscopique.
Thèmes de recherche
Magnétisme : systèmes à électrons fortement corrélés, systèmes de spins quantiques et systèmes de spins frustrés.
Supraconductivité : supraconductivité non-conventionnelle, nouveaux matériaux supraconducteurs, supraconductivité à l'échelle mésoscopique, dispositifs supraconducteurs.
Nanophysique : effets quantiques dans les MOSFET ultimes (Silicium), transport dans les nanotubes de carbone et nanofils semiconducteurs.
Outils de recherche
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Synthèse d'échantillons :
- Cristallogenèse (intermétalliques, oxydes).
- Salles blanches (PROMES, Plate forme Technologique Souple).
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Mesures macroscopiques :
- chaleur spécifique, transport, aimantation, mesure de bruit électronique, le tout en conditions extrêmes (18 T, 10 mK, 20 GPa).
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Mesures microscopiques :
- Microscopie à effet tunnel (STM).
- Diffraction et diffusion inélastique des neutrons à l'Institut Laue Langevin (responsabilité de 4 CRG).
- Utilisation du rayonnement synchrotron et des muons.
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Méthodes théoriques :
- Théorie quantique des champs, physique statistique et théorie à N-corps.
- Méthodes numériques, simulation Monte-Carlo quantique, théorie de la fonctionnelle densité.
Plaquette2012-2013.pdf
Plaquette2012-2013.docmaj : 20-02-2013 (132)
Sous thèmes
Groupes ou laboratoires
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GMF
Activité
L'activité du groupe est consacrée à l'étude des systèmes magnétiques frustrés. Les systèmes géométriquement frustrés sont caractérisés par l'impossibilité de satisfaire simultanément toutes les interactions de paires présentes. Cela peut résulter d'une ... Lire la suite » |
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IMAPEC
Les recherches menées par IMAPEC visent à traiter les problèmes actuels dans le domaine des systèmes à électrons fortement corrélés par 3 actions : - Des développements instrumentaux innovants pour réaliser des mesures précises et originales, en particulier dans des conditions extrêmes de très basses ... Lire la suite » |
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LaTEQS
Link to the LaTEQS English webpage
LaTEQS étudie le comportement mésoscopique de micro et nano-systèmes électroniques refroidis à très basse température.
L'absence de processus inélastiques à basse température permet de dévoiler la nature quantique du transport électronique. Lorsqu'en plus le ... Lire la suite » |
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MDN
Activités
Le Laboratoire MDN , créé par L. Néel et E.F. Bertaut autour des réacteurs Mélusine et Siloé au début des années 60, étudie la physique de la matière condensée à partir de la diffusion des neutrons.
Depuis 1995, son activité est centrée autour des spectromètres ... Lire la suite » |
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GMF
Research focus |
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webpage of the Theory Group
Research focus |
Techniques
Faits marquants
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11 mars 2013
Contact : Bjorn Fåk
Les mesures des excitations élémentaires de l'hélium superfluide réalisées à l’INAC montrent l'importance des processus à trois particules dans les condensats de Bose.
L'hélium liquide est un sujet d'étude de la matière extrêmement riche qui permet d'aborder de nombreuses ... Lire la suite » |
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29 mai 2012
Contact : Marc Sanquer
Une équipe du SPSMS, en collaboration avec le SP2M et le Leti a fabriqué un dispositif qui permet une mesure précise et fiable des niveaux d'énergie des dopants dans des nanostructures de silicium, un challenge clé de la nanoélectronique.
Les niveaux d'énergie d'un dopant isolé sont largement espacés à la ... Lire la suite » |
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02 novembre 2011
Contact : Jean-Claude VILLEGIER
Un prototype de microspectromètre SWIFTS (Stationary Wave Integrated Fourier Transform Spectrometer) a été réalisé à partir d'un réseau de détecteurs de photons uniques à base de nanofils supraconducteurs (SNSPD, Superconducting Nanowire Single Photon Detector). Le SWIFTS-SNSPD constitue le premier dispositif ... Lire la suite » |
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23 septembre 2011
Contact : Stéphane Raymond
Ce résultat fait la couverture de Phys. Rev Lett. 107 (13). L'article signé par S. Raymond et al., Understanding the Complex Phase Diagram of Uranium: The Role of Electron-Phonon Coupling, décrit les résultats d'une étude expérimentale couplée à des calculs théoriques qui expliquent le diagramme de phase de l'uranium, dont une ... Lire la suite » |
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01 juillet 2011
Contact : Jean-Pascal Brison
Le numéro de juin-août des C.R. Physique est consacré à la supraconductivité des systèmes fortement corrélés. Trois contributions sont signées par des chercheurs du SPSMS, témoignant de sa forte empreinte internationale sur ce sujet depuis de nombreuses années :
Antiferromagnetism and superconductivity in cerium ... Lire la suite » |
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20 avril 2010
Silvano de Fransceschi
Une équipe du SPSMS, en collaboration avec l’université de Dresde, le Léti et l’Institut Néel, ont réalisé le premier transistor supraconducteur à un porteur à base de SiGe. Cet exploit combine la croissance d’îlots nanométriques auto-assemblés de SiGe et la réalisation de nanocontacts ... Lire la suite » |
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20 mars 2010
Daniel Braithwaite
Dans la course aux supraconducteurs à haute température critique (HTC), une nouvelle famille de composés à base de fer est apparue ces dernières années, certains contenant de l’arsenic, d’autres, encore plus récemment, du sélénium ou du tellure. Une équipe du SPSMS a élaboré des gros monocristaux de ... Lire la suite » |
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20 janvier 2010
Contact : Christophe Marcenat
Audrey Grockowiak, thésarde à Inac/SPSMS et Institut Néel fait partie d'une équipe de 4 thésards (3 Grenoblois + 1 Toulousain) sélectionnée par l'ESA dans le cadre de son programme "Fly your Thesis" pour réaliser, début 2011, des expériences en microgravité dans un Airbus en vol parabolique. Leur projet "Deep impact" ... Lire la suite » |
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20 décembre 2009
Stéphane Raymond
A T=0 K, il ne reste que les fluctuations quantiques pour opérer une transition de phase, alors qu’à T>0 K, ce sont les fluctuations thermiques qui agissent. Or on observe de telles transitions dans certains diagrammes de phase, à T= 0 K, pour une composition chimique bien précise : on est au « point critique quantique ». Des théories ... Lire la suite » |
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20 décembre 2009
Xavier Jehl
Pourquoi les grandes conférences de microélectronique s’intéressent-elles tellement à la « variabilité ». Parce qu’avec la miniaturisation actuelle, la fiabilité de la production des composants semi-conducteurs souffre de la statistique des petits nombres (de dopants) : dans un lot de transistors la dispersion est très ... Lire la suite » |
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20 novembre 2009
Jean-Claude Villegier
Depuis plus de 20 ans, le niobium massif est considéré comme le plus performant pour les applications hauts gradients des cavités radiofréquence supraconductrices (SFR) pour les accélérateurs de particules. Au delà de certaines valeurs du champs magnétique, le niobium perd sa propriété de supraconductivité, ce qui ... Lire la suite » |
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20 mai 2009
Jean-Pascal Brison
Dai Aoki, qui travaille au laboratoire IMAPEC du SPSMS s’est vu décerné le « JPS Award for Academic Papers on Physics » pour un article décrivant la supraconductivité non conventionnelle dans le composé à fermions lourds NpPd5Al2. La mention du prix est la suivante : “The JPS has established the Award for Academic Papers on ... Lire la suite » |
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20 avril 2009
Claude Chapelier
Une des énigmes des supraconducteurs à haute température critique Tc, réside dans les propriétés électroniques de leur phase normale et en particulier dans l’origine du « pseudo-gap », un affaiblissement de la densité d’états électroniques au niveau de Fermi qui se transforme en un gap supraconducteur ... Lire la suite » |
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20 mars 2009
Jean-Claude Villégier
Le SPSMS est le premier laboratoire à réaliser des couches minces et ultraminces de nitrures supraconducteurs (NbN, NbTiN) en standards 100 et 200 mm dans le cadre de deux projets. Pour le premier, HyperSCAN (ANR-TCOM pour télécommunications spatiales, coordonné par INAC avec une collaboration Léti-DPTS), ces couches avec une température ... Lire la suite » |
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16 février 2009
Silvano de Franceschi
A partir d'un nanofil de silicium unique, des chercheurs du SPSMS/LaTEQS ont réalisé le premier prototype d'un dispositif multifonctionnel qui peut être utilisé comme transistor à effet de champ, diode Schottky ou diode p n. Le nanofil, fabriqué par SP2M/SiNaPS est fin (Ø 40 nm) et non dopé. Il est déposé sur un substrat ... Lire la suite » |
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16 décembre 2008
Daniel Braithwaite
En moins d’un mois le laboratoire SPSMS/IMAPEC vient d’installer, avec le fabricant japonais, un four tétra-arc, et de produire son premier cristal de URu2Si2 (0,5 cm de diamètre) pour une expérience de diffusion de neutrons sous pression et sous champ magnétique à l’ILL. Il s'avère que ce cristal est probablement le meilleur jamais ... Lire la suite » |
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16 mai 2008
Louis-Pierre Regnault
En collaboration avec des équipes de l’ILL, chercheurs, électroniciens et mécaniciens du SPSMS viennent d’aboutir dans la réalisation d’un ambitieux projet de spectromètre de neutrons à écho de spin résonant. Monté sur la ligne IN22, il vient de fournir ses premiers spectres de diffusion inélastique en ... Lire la suite » |
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16 mars 2008
Dai Aoki
Le prix concerne la découverte de la supraconductivité de URhGe faite à Grenoble et de NpPd5Al2 faite au Japon. Les travaux de Dai Aoki portent sur la supraconductivité non conventionnelle dans les systèmes électroniques fortement corrélés dits « fermions lourds » |
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16 décembre 2007
Alain Villaume
Une équipe du SPSMS a utilisé un dispositif en apparence très simple pour améliorer fortement la précision dans la détermination des transitions de phases magnétiques. Une jauge de dilatation, sensible à une variation de un pour dix millions, est collée sur l’échantillon placé dans une cellule de pression (1,5 ... Lire la suite » |
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16 décembre 2007
Benjamin Grévin
Des chercheurs du SPrAM ont réussi à fabriquer un monocristal ultrafin de rubrène puis à mesurer, en collaboration avec le SPSMS, les propriétés de transport électronique des porteurs « enterrés » par une technique de spectroscopie de champ proche. C’est la première fois que sont mesurés la mobilité ... Lire la suite » |
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16 juin 2007
Jean-Pascal Brison
URhGe est l’un des rares composés à exister simultanément dans l’état ferromagnétique et supraconducteur. Par des mesures effectuées au Laboratoire des Champs Magnétiques Intenses de Grenoble (GHFML), des chercheurs du SPSMS viennent de montrer que pour une direction particulière du champ, la supraconductivité survivait ... Lire la suite » |
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16 janvier 2007
Georg Knebel
Le diagramme de phase magnétique pression-température du composé à fermions lourds YbRh2Si2 a été précisé grâce à des mesures de chaleur spécifique et de résistivité électrique effectuées au SPSMS. Ce sont les fluctuations de valence qui expliquent que ce composé possède un ... Lire la suite » |
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16 janvier 2007
Xavier Jehl
Une équipe du SPSMS a réalisé les premières mesures de résistance électrique sur des nanofils isolés de silicium dopé au bore, obtenus par croissance. Les nanofils ont été réalisés au LETI/DOPT et le dopage puis les mesures au DRFMC/SPSMS. Deux contacts ont été déposés sur le nanofil ... Lire la suite » |
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16 novembre 2006
Christophe Marcenat
Fruit d’une collaboration entre le CNRS, le DRFMC/SPSMS, les universités de Lyon, d’Orsay et de Košice (Slovaquie), une méthode originale de dopage a conduit à la première observation de la supraconductivité à pression atmosphérique dans le silicium dopé au bore. Pour augmenter considérablement le taux de dopage ... Lire la suite » |
