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mercredi 19 décembre


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mardi 18 décembre


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Approches théoriques en dynamique quantique

Le cœur de l’activité du groupe « Approches théoriques en dynamique quantique » est l’étude du mouvement des particules lourdes (noyaux…) ou des électrons. Les objets que nous étudions sont des atomes, des molécules, des nanostructures, ou des surfaces.

Nous cherchons à comprendre comment ces objets évoluent lorsqu’ils sont en interaction entre eux, ou bien avec des champs électromagnétiques. Nous les plaçons souvent dans des situations extrêmes, par exemple à températures très froides, ou sous la pointe d’un microscope à effet tunnel.

Nos travaux nous permettent d’interagir avec de nombreux autres groupes, expérimentaux ou théoriques, à l’intérieur comme à l’extérieur du laboratoire, dans des domaines variés : astrochimie, nanosciences, science des surfaces, mais aussi, de manière plus inattendue, cosmologie.

Nanophotonique, nanoplasmonique

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Le couplage de la lumière avec les nanostructures ouvre la possibilité de contrôler et d’amplifier les champs optiques sur des dimensions bien inférieures à la longueur d’onde optique. La variété des objets à étudier (nature chimique, taille et forme des nanostructures, contrôle par des champs statiques) ouvre la porte à une nano-ingénierie où les processus fondamentaux jouent un grand rôle

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Interaction atome - surface

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L’interaction des atomes rapides avec les surfaces donne lieu à de spectaculaires phénomènes de diffraction que nous avons décrits théoriquement (technique GIFAD, en lien avec l’équipe SIREN).

Au moins aussi importants sont les effets de ralentissement des atomes et des ions dans les solide et les films minces, que les méthodes TDDFT décrivent précisément là où les théories de réponse linéaire montrent leurs limites.

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Structure et réactivité en astrophysique

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Nous étudions la formation de molécules dans le milieu interstellaire. Ce milieu, très froid et très dilué, contient des « poussières » et de grosses molécules carbonées qui servent de « lieu de rendez-vous » aux espèces réactives tels, par exemple, les radicaux H ou O.

Nous avons par exemple étudié comment un cation PAH peut fixer des atomes H, potentiellement en grand nombre, ou encore comment un PAH déstabilisé par la fixation d’atomes O peut fragmenter en molécules complexes comme H2CCO.

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STM et effets inélastiques

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Le courant électrique passant par effet tunnel entre la pointe d’un STM et une surface peut induire un changement d’état de spin des objets adsorbés. La description théorique des processus a permis d’établir de spectaculaires résultats : ainsi, nous avons montré qu’un seul électron peut produire le basculement entre états de Neel, malgré leur caractère collectif. Sont dans le champ de cette thématique d’autres effets, comme la création des skyrmions, objets prometteurs pour le stockage des données.

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Dynamique quantique et cosmologie

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Dans la théorie "standard" du Big Bang, le point initial constitue une singularité qui ne s’accommode de la mécanique quantique qu’au prix d’un effort théorique assez lourd (gravitation à boucles)…
Mais une quantification des modèles de cosmologie de Bianchi permet aussi cette régularisation. Via une analogie avec la théorie des collisions atome-surface, nous décrivons ainsi la dynamique quantique de ces modèles simples.

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Théorie ?

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Notre activité consiste à mettre en oeuvre des équations bien établies (Schrödinger…), dans des modèles, pour rendre possible une description réaliste des systèmes au prix d’un volume de calcul accessible. Nous utilisons souvent des logiciels commerciaux, mais la très forte versatilité des comportements étudiés nous conduit la plupart du temps à développer nos propres outils de calcul (paquets d’onde, TDDFT, …)

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