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Claude Cohen Tannoudji

Prix Nobel en 1997 pour le ralentissement et le piégeage des atomes par la lumière laser.

Ses travaux sont à la source des recherches actuelles de l'IFRAF.



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Vie et mort des points de Dirac dans un cristal 2D

Séminaire de Gilles Montambaux, (Laboratoire de Physique des Solides, Université Paris-Sud, 91405 Cedex, Orsay).

Vendredi 13 novembre 2009, 9h15, salle de réunion du siège de l’IFRAF, 4e étage du batiment Rataud à l’ENS, 45 rue d’Ulm.

Résumé :

Motivés par la physique particulière du graphène liée à l’existence de deux points de Dirac dans le spectre électronique, on cherche les conditions générales sous lesquelles une paire de points de Dirac peut exister dans le spectre d’un cristal 2D, se déplacer en fonction des paramètres de bande, et même fusionner.

Cette fusion signale une transition topologique entre une phase semi-métallique et une phase isolante avec un gap. A la transition, le spectre électronique présente une structure toute particulière : il est linéaire dans une direction et quadratique dans l’autre.

Pour décrire le mouvement des deux points de Dirac et leur fusion, on dérive un hamiltonien « universel » caractérisé simplement par trois paramètres, une masse dans une direction, une vitesse dans la seconde direction, et un troisième paramètre qui décrit la transition topologique. Ces trois paramètres peuvent être reliés aux paramètres microscopiques d’une structure de bande quelconque.

A l’aide de ce hamiltonien universel, on décrit plusieurs propriétés physiques de la transition topologique, en particulier le spectre des niveaux de Landau qui évolue continument entre un spectre type graphène et un spectre de gaz 2D habituel.

Ce hamiltonien permet aussi de décrire de façon naturelle le couplage tunnel entre vallées associées aux deux points de Dirac. Enfin, on discute dans quels systèmes cette fusion de points de Dirac pourrait être observée, en particulier dans un réseau nid d’abeille réalisé avec des atomes froids, des conducteurs organiques, ou des nanostructures d’oxydes TiO2/VO2.

http://arxiv.org/abs/0904.2117

Post-scriptum :

avec F. Piechon, J.-N. Fuchs, M.O. Goerbig

Phys. Rev. Lett. 100, 236405 (2008)

http://arxiv.org/abs/0907.0500

http://arxiv.org/abs/0904.2117

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