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Période 3b - CPMC
Période 3b - CPMC

Période 3b - CPMC (2)

Jueves 14 de Julio de 2016 06:24

Nanophysics

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Nanophysics

Informations pratiques


Discipline :

Physique

Niveau :

Master 2

Semestre :

S3b

Crédits ECTS :

6

Volume Horaire :

24h Cours

12h TDs

Responsable :

Aurelien Crut

 

Intervenants :

Aurelien Crut

Joel Bellessa

Objective

In 1959, Richard Feynman gave a visionary talk entitled “There is plenty of room at the bottom”, often regarded as the start of nanosciences, in which he showed that the ability of manipulating matter at the nanometer scale would enable encoding huge amounts of information onto increasingly small spaces and imagined microscopes with atomic resolution. Nanosciences have undergone a colossal development since, accomplishing most of Feynman’s dreams and progressively understanding the physical properties of nanostructures, which strongly differ from those of macroscopic objects due to the stronger impact of quantum and surface-related effects. Interestingly, size reduction has a very different impact depending on the considered physical property. For instance, a metal sphere of 50 nm diameter does not have the same “color” as the bulk material it is made of, but the mechanical vibrations of nanospheres as small as 1 nm (30 atoms) can still be accurately described using a continuum elastic model initially developed for planets. These lectures will address various physical properties of nano-objects, such as electronic, optical, mechanical and thermal ones. The theoretical modeling of these properties, based on either classical or quantum physics, will be introduced, highlighting the specific phenomena at the nanoscale. In each case, the experimental methods available to investigate them will be described, with a special focus on those addressing individual nano-objects, which have recently undergone a fast development.

Outline

Introduction

- What is nanoscience ?

- Bulk vs nano: new physical properties of nanostructures and confined systems.

- Fabrication methods, characterization tools and current hot topics in nanophysics.

Quantum confinement : semiconductor and metal nanostructures

- Electronic quantum confinement in semiconductors: quantum wells, wires and dots.

- Optical properties and luminescence of quantum dots.

- Recent advances and applications: from semiconductor heterostructures to single photon quantum emitters.

- Quantum confinement effects in metal nanoparticles.

Dielectric confinement: electromagnetism at nanoscale and plasmonics

- Modeling the electromagnetic response of nano-objects (local field effect, localized and delocalized surface plasmons, scattering and absorption, Mie theory and numerical methods).

- Measuring the optical response of nanostructures: from ensembles to single nano-object (near and far-field microscopies, electromagnetic interactions and collective effects, photonic crystals, metamaterials).

- Recent advances and applications: atmospheric aerosols, environmental applications, single-particle spectroscopy, imaging and sensing , nano-bio-devices.

Optical properties of nanostructures coupled to their environment

- Linear, nonlinear ultrafast and quantum plasmonics, biological and medical applications

- Radiation enhancement: Purcell effect, cavities, optical antennas.

- Strong light-matter coupling in solid systems (hybrid light-matter states: polaritons, applications to coherence and energy transfer).

Thermal and mechanical properties at the nanoscale

- Nano-mechanics and nano-acoustics: opto-mechanics, confined acoustic modes, analytical and numerical modeling and experiments.

- Some recent advances: mechanics of carbon nanotubes, validity of classical elasticity laws at the nanoscale, monitoring single nano-object vibrations,…

- Nano-thermics: role of interfacial thermal resistance at the nanoscale (Kapitza resistances), measuring heat transfer at the nanoscale (electrical and optical techniques).

 

Langue d'enseignement

Cours en français par défaut, l'anglais est possible si demandé. 

Modalité de l'examen

Ecrit

Lunes 28 de Marzo de 2011 15:15

Teoría cuántica de los campos y teoría de gauge

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Théorie quantique des champs et théorie de jauge

Informations pratiques


Discipline :

Physique

Niveau :

Master 2

Semestre :

S3b

Crédits ECTS :

6

Volume Horaire :

24h Cours
10h TD

Responsable :

François Delduc

École Normale Supérieure de Lyon, Laboratoire de Physique

Intervenants :

François Delduc
Éric Pilon

Objectif

Toutes les particules fondamentales observées jusqu'à ce jour en physique des hautes énergies sont des particules de spin 1/2 ou des particules de spin (ou d'hélicité) 1, qui sont responsables des interactions entre les particules de spin 1/2. Ce cours propose une première approche des techniques qui permettent de décrire ces particules et leurs interactions en théorie quantiques des champs. La notion de symétrie joue un rôle central dans cette description.
On étudiera la quantification canonique des champs spinoriels et vectoriels, les symétries globales et locales et les identités de Ward, la théorie des perturbations et sa renormalisation en Électrodynamique Quantique, les théories de jauge non abéliennes et la brisure spontanée de Symétrie.

Plan du cours

1. Particules relativistes de spin 1/2 et 1 et groupe de Poincaré
Spin 1: le champ vectoriel et les équations de Proca et de Maxwell. L'invariance de jauge et sa fixation. Spin 1/2: le champ spinoriel et l'équation de Dirac.

2. Quantification des champs de spin 1/2 et 1
Quantification du champ de Dirac et anticommutateurs. Champ électromagnétique, quantification covariante. Intégrales fonctionnelles pour les fermions et variables de Grassmann. Intégrale fonctionnelle pour le champ électromagnétique.

3. Électrodynamique quantique
Invariance de jauge et couplage minimal. Théorie des perturbations. Règles de Feynman. Exemple de calcul à une boucle, divergences et renormalisation en régularisation dimensionnelle. Identités de Ward.

4. Théorie de jauge non abélienne
Champs de jauge non abéliens. Lagrangien de Yang-Mills. Quantification. Fixation de jauge. La méthode de De Witt-Faddeev-Popov. Fantômes. Règles de Feynman. Symétrie BRS.

5. Symétrie et brisure spontanée de symétrie
Identités liées à la symétrie BRS. Anomalies. Brisure spontanée de symétrie. Modèle standard.

Pré-requis

Mécanique quantique M1, mécanique quantique approfondie M2, éléments de théorie quantique des champs M2.

Modalité de l'examen

Écrit