La compréhension des interactions entre lumière et matière, au-delà de son aspect fondamental, est d'un intérêt primordial pour le domaine de l'opto-électronique. En particulier, la possibilité d'écrire des bits d'informations dans des films minces magnétiques optiquement à l'aide de laser permet d'envisager l'élaboration d'un nouveau type de mémoires magnétiques ultra-denses.

Le développement à un ordre supérieur de l'équation fondamentale de la mécanique quantique, l'équation de Dirac, permet de faire apparaître, en plus des termes de couplage dits spin-orbite, des termes complémentaires qui représentent le couplage du moment cinétique d'un champ électromagnétique avec le moment magnétique porté par un électron. Ce terme, dénommé le couplage Magnéto-Électrique Angulaire (AME en anglais) restaure l'invariance de jauge perdue par les termes de spin-orbite traditionnellement considérés. L'utilisation du couplage AME en optique quantique, ainsi que dans l'étude de couplages magnéto-électriques importants comme l'effet Faraday inverse est une voie de recherche originale et novatrice à explorer.

Ces travaux récemment publiés dans Physical Review B ont fait partie des "suggestions de l’éditeur".

Référence : Relativistic interaction Hamiltonian coupling the angular momentum of light and the electron spin. R. Mondal, M. Berritta, C. Paillard, S. Singh, B. Dkhil, P. M. Oppeneer, and L. Bellaiche. PHYSICAL REVIEW B 92, 100402(R) (2015)

Contact NanoSaclay: Charles Paillard, Laboratoire SPMS (Structures Propriétés et Modélisation des Solides), CentraleSupelec, Châtenay-Malabry.

Collaborations:

• Department of Physics and Astronomy, Uppsala University, Sweden
• Physics Department and Institute for Nanoscience and Engineering, University of Arkansas, USA

L’assemblage bidimensionnel de molécules de propriétés électroniques modulables en architectures organisées et contrôlées est un des défis dans le domaine de la spintronique moléculaire. En effet, réussir à organiser des molécules à l’échelle d’une monocouche est une étape nécessaire pour la conception de nouveaux dispositifs moléculaires pour le stockage de l’information.

Le travail de recherche montre les nanoarchitectures que l’on peut obtenir en modulant la nature des groupes chimiques à l’échelle moléculaire dans les complexes à base de NiSalen. La nature hydrophobe, la taille des groupements chimiques et leur position sur le squelette des complexes Nisalen permettent leur organisation à l’échelle nanoscopique et la modulation de leur porosité dans l’espace bidimensionnel.

Référence : Tailoring the structure of two-dimensional self-assembled nanoarchitectures based on ni^II–salen building blocks
M. Viciano-Chumillas, D. Li, A. Smogunov, S. Latil, Y. J. Dappe, C. Barreteau, T. Mallah and F. Silly. Chem. Eur. J. (2014), 20, 13566–75

Contacts NanoSaclay: 

• Talal Mallah, Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay, Université Paris Sud, 91405 Orsay.
• Fabien Silly, CEA, Service de Physique de l'Etat Condensé, 91191 Gif-sur-Yvette

L’électronique de spin laisse envisager le développement de nouveaux concepts de stockage de l'information. Dans ce domaine, un aspect innovant consiste à manipuler des parois magnétiques avec des courants polarisés en spin pour en faire des nouveaux composants où la consommation d’énergie serait fortement réduite par rapport à l’électronique CMOS conventionnelle.

En utilisant la remarquable sensibilité au champ magnétique et la résolution spatiale d’un microscope basé sur le centre coloré d’un nanodiamant, des chercheurs de plusieurs équipes du Labex NanoSaclay ont réalisé la prouesse de contrôler des sauts nanométriques d’une paroi de domaine. Ce travail a fait l’objet d’un article dans la revue Science.

Référence : Nanoscale imaging and control of domain-wall hopping with a nitrogen-vacancy center microscope
J.-P. Tetienne, T. Hingant, J.-V. Kim, L. Herrera Diez, J.-P. Adam, K. Garcia, J.-F. Roch, S. Rohart, A. Thiaville, D.Ravelosona, V. Jacques. Science (2014), 334, 1366-9

Contacts NanoSaclay: Dafiné Ravelosona et André Thiaville

Collaborations:
• Laboratoire Aimé Cotton, UPR CNRS 3321, 91405 Orsay.  
• Laboratoire de Photonique Quantique et Moléculaire, ENS Cachan and CNRS, UMR CNRS 8537, 94235 Cachan.  
• Institut d’Electronique Fondamentale, UMR CNRS 8622, 91405 Orsay.  
• Laboratoire de Physique des Solides, UMR CNRS 8502, 91405 Orsay.

Le graphène pourrait être un des éléments de base pour conduire l’électronique du futur grâce à son ultra haute mobilité de charge et sa taille minimisée à l’échelle nanométrique.

Pour concevoir des dispositifs de mémoire, il est important de moduler les propriétés électriques et magnétiques du graphène. Le contrôle du niveau de dopage est une bonne méthode pour moduler ces propriétés. L'article expose le dopage réversible de transfert de charge dans le graphène en raison de la réaction avec des résidus de polymère. Des méthodes comme l’irradiation et le recuit ont été utilisées.

Référence : Reversible charge transfer doping in graphene due to reaction with polymer residues. C. Deng, W. Lin, G. Agnus, D. Dragoe, D. Pierucci, A. Ouerghi, S. Eimer, I. Barisic, D. Ravelosona, C. Chappert and W. Zhao. J Phys Chem C (2014)

Contact NanoSaclay: Weisheng Zhao, Institut d'Electronique Fondamentale, Université Paris-Sud - CNRS, 91405 Orsay.

Collaborations:
• Department of Electronic and Information Engineering, Beihang University, Beijing, China
• Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d’Orsay, Université Paris-Sud - CNRS, 91405 Orsay
• Laboratoire de Photonique et de Nanostructures, CNRS, 91460 Marcoussis
• Siltene Technologies, 91405 Orsay
 

Pour la première fois, des LEDs à nanofils uniques InGaN/GaN cœur-coquille ont été fabriqués utilisant du graphène comme contact transparent.

Les nanofils épitaxiés par MOVPE (Metalorganic Vapor Phase Epitaxy) sur des substrats saphir ont été détachés de leur support pour fabriquer des LEDs à nanofils uniques utilisant un transfert de graphène, deux étapes de lithographie électronique suivi d’une gravure sèche et d’une métallisation. Les dispositifs réalisés montrent une forte électroluminescence visible à l’œil nu. Des excellentes propriétés électriques du contact graphène ont été attestées utilisant la microscopie de collection de charge. Ces composants à base de graphène pour l’injection des trous ont été comparés avec des LEDs de référence utilisant un contact métallique. Cette comparaison montre en particulier l’influence de la géométrie des contacts sur la couleur de l’électroluminescence. La cartographie de la cathodoluminescence sur la tranche des nanofils a permis d’identifier les régions riches en indium à l’échelle d’un nanofil unique.

Référence :
InGaN/GaN core−shell single nanowire light emitting diodes with graphene-based P‑contact.
M. Tchernycheva, P. Lavenus, H. Zhang, A. V. Babichev, G. Jacopin, M. Shahmohammadi, F. H. Julien, R. Ciechonski, G. Vescovi, and O. Kryliouk.
Nano Lett. (2014), 14, 2456−2465.

Contact NanoSaclay: Maria Tchernycheva,  Institut d’Electronique Fondamentale, UMR 8622 CNRS, Université Paris Sud XI, 91405 Orsay

Collaborations:

• St. Petersburg Academic University, Nanotechnology Research and Education Centre, Russian Academy of Science, Russia
• Ioffe Physical - Technical Institute of the Russian Academy of Science, St. Petersburg, Russia
• ICMP LOEQ Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Switzerland

• GLO AB, Ideon Science Park, Sweden