Laboratoire Charles Coulomb UMR 5221 CNRS/UM2 (L2C)

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Spectroscopie THz

Présentation

L’équipe s’organise autour de trois thématiques de recherche basée sur différentes techniques de spectroscopie Térahertz (THz). La thématique principale de l’équipe est actuellement tournée vers l’étude des matériaux topologiques et de Dirac par magnétospectroscopie THz et MIR. L’analyse des transitions optiques entre niveaux de Landau permet en effet de reconstruire la structure de bandes de ces nouveaux matériaux (HgCdTe, InAs/GaSb, NbAs, TaAs, Cd3As2…) et d’accéder à certaines propriétés exotiques des fermions semi-relativistes (Kane, Dirac, Weyl). Pour ce faire, les trois techniques expérimentales employées sont la magnéto-absorption, la magnéto-photoconductivité et l’émission Landau. Dans le cadre de cette première thématique, des interactions fortes existent avec l’équipe Transport Quantique et Nouveaux Matériaux 2D du L2C, ainsi qu’avec l’équipe NanoMIR de l’IES.

La deuxième activité de l’équipe est liée à l’agro-environnement et repose sur l’analyse de la structure multicouche des feuilles et des graines de végétaux à partir de données térahertz dans le domaine temporel et des codes de calcul, l’étude des vibrations intermoléculaires des substances contenues dans les plantes pour la reconnaissance chimique par spectroscopie terahertz à large bande et le développement d’outils THz innovants dédiés à la réponse des plantes sous contraintes environnementales (hydrique, hyperaccumulation de métaux lourds et cycle circadien). Dans le cadre des activités à l’interface entre la physique et le monde du vivant, il faut également noter le fort lien de notre équipe avec l’équipe THz de l’IES, dont l’activité principale repose sur l’analyse spectrale de la dynamique non-linéaire de biomolécules en milieu aqueux. Deux techniques expérimentales de spectroscopie THz en champ proche sont développées pour étudier les couplages internes amenant les biomolécules se synchroniser.

La troisième thématique de recherche est l’activité historique de l’équipe. Elle est dirigée vers l’étude des phénomènes collectifs électroniques dans les gaz bidimensionnels d’électrons. L’analyse détaillée des ondes de plasma dans les nanotransistors d’ailleurs débouché en 2014 sur un transfert technologique et la création de la startup Terakalis, qui utilise aujourd’hui cette nouvelle technologie dans des systèmes d’imagerie THz appliqué au Contrôle Non Destructif industriel. Cette activité scientifique se prolonge naturellement aujourd’hui vers l’étude des plasmons THz dans de nouveaux matériaux (tels que le graphène et autres matériaux de Dirac) et dispositifs optoélectroniques. L’un des objectifs est bien entendu d’étudier l’influence de la topologie et de la structure de bande non-parabolique et linéaire des matériaux sur les phénomènes collectifs.

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