Dans la gamme des radiations Terahertz, l’absence de dispositifs optiques passifs performants tels que des modulateurs, des isolateurs ou des convertisseurs de polarisation est un facteur limitant pour le développement d’applications. Le graphène présente, dans cette gamme de fréquence, des effets non-réciproques qui font de lui un candidat prometteur pour combler ce manque.

En effet, dans le graphène, lorsque la symétrie d’inversion du temps est brisée par un champ magnétique, les conductivités optiques pour la lumière polarisée circulairement σ+ et σ- deviennent différentes, donnant ainsi naissance à des phénomènes tels que le dichroïsme circulaire et l’effet Faraday. Nos travaux ont permis de démontrer que ces effets permettent un contrôle sans précèdent de l’intensité et de la polarisation de la lumière THz. De plus, le contrôle ambipolaire du dopage par une tension de grille permet de moduler l’effet en intensité et de l’accorder en fréquence.

La gamme d’énergie dans laquelle ces effets peuvent être mis à profits dans des dispositifs peut être étendue en utilisant le couplage entre la résonance cyclotron et des modes plasmoniques apparaissant dans des métasurfaces à base de graphène. Ces différents travaux permettent de mettre en avant la viabilité d’éléments non-réciproques compacts, ajustables et modulables basés sur le graphène et fonctionnant à température ambiante.

The negatively charged Nitrogen Vacancy (NV−) center in diamond has emerged as a very efficient source of single photons and a promising candidate for quantum control and sensing via its electron spin. Recently, there has been much interest in the electronic spin of the NV− center in levitating diamonds. This interest is partly motivated by proposals for hybrid optomechanics, and implications in ultrahigh force sensitivity where the NV center’s spin response to magnetic fields is exploited to read-out the motion of the diamond with high spatial resolution under ambient conditions. Amongst the many levitation schemes, optical traps are the most widely used. They provide efficient localisation for neutral and charged particles and can work under liquid or atmospheric environnements. However the trap light that is scattered from the object means that excessive heating can be at work.

A solution to particle heating is to use scattering-free traps, such as ion traps. In this seminar, a study of the properties of diamonds that are levitating in a Paul trap will be presented. Using the inherent quantization axis of NV centers, we have shown that the angle of the diamond is stable over long time scales, a prerequisite for hybrid-optomechanics. Working under low vacuum pressures, we used the spin of NV centers to measure the diamond temperature and demonstrated trapping down to 10^-2 mbar. These important characterisation steps show the potential of NV centers as probes of levitating objects and demonstrate the potential of Paul traps for hybrid-opto-mechanical studies.

A venir

LHC searches for heavy resonances predicted by the composite Higgs paradigm has so far been performed under the simplified assumptions of a single composite state present beyond the SM particle content. However, the lack of new physics at the LHC forces us to reconsider this assumptions. After reviewing standard strategies and future prospects for composite resonant searches, I will highlight the presence of exotic decay mode can affect the reach of the LHC

Nous allons passer en revue les progrès récents dans le développement de dispositifs terahertz

(THz) à base de graphène. La première partie portera sur les hétérostructure de van der Waals
(vdW) contenant deux couches de graphène. Les transitions tunnels inter-couches de graphène assistée par l’émission ou l’absorption de photons seront discutées ainsi que la réalisation d’émetteurs et détecteurs THz. Les premiers résultats expérimentaux montrant l’observation de l'émission et de la détection THz dans ces structures seront également présentés. La deuxième partie portera sur des structures plasmoniques à base de graphène conçues avec une deux grilles en forme peigne avec des doigts inter-digités (DGG). La génération et les instabilités de plasmons induit par un courant courant seront discutées. Il sera montré que les spectres d'absorption THz dans ces dispositifs plasmonique présentent des pics résonants, ajustable avec la longueur et la tension de la grille, ces résonances étant associé à l'excitation des plasmons dans la structure. De plus, le courant continu le long du canal induit un décalage vers le rouge des fréquences avec une réduction significative du coefficient d'absorption. Un régime de transparence est aussi observé dans lequel l’absorption s’annule complètement suivi d'une amplification du rayonnement THz incident et d'un décalage vers le bleu des résonances. Cette dynamique induite par le courant dans la structure plasmonique est expliquée par l'apparition d'instabilités plasmon. Cette découverte ouvre de nouvelles voies vers de nouveaux dispositifs THz à base de graphène.

The most challenging hurdle to the construction of UV complete composite Higgs models without fundamental scalars is the generation of Yukawa couplings for the Standard Model fermions. This problem may be successfully addressed if some spin-1/2 operator of the new strong dynamics has scaling dimension close to 2.5 within the conformal window. We discuss this proposal in general, and then focus on a candidate model based on a SU(3) gauge theory with light Dirac flavors.

La découverte du graphène en 2004 a déterminé l’émergence d’un nouveau domaine de recherche - l’étude des matériaux bidimensionnels - qui peut impacter profondément le futur de l’électronique. Actuellement, le grand défi est d’identifier et de caractériser les matériaux 2D aux propriétés les plus remarquables.

Dans la première partie de ce séminaire, je présenterai mon activité dans le domaine des matériaux 2D. Je commencerai par des études sur les propriétés du graphène sous très fort dopage. Ensuite, je présenterai l’influence des défauts sur les propriétés électroniques et photoniques du graphène et MoS2. La partie finale contiendra une courte introduction au phosphorène et les phases électroniques exotiques qu’il peut engendrer (TI/Supra/TS) à l’aide d’un seul levier, le dopage électrostatique sélectif.