Ingénierie quantique du transport nanofluidique
il y a 2 semaines
Informations générales
Intitulé de l'offre : Ingénierie quantique du transport nanofluidique (H/F)
Référence : UMR8023-LYDBOC-022
Nombre de Postes : 1
Lieu de travail : PARIS 05
Date de publication : jeudi 16 mai 2024
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 septembre 2024
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : La rémunération est d'un minimum de 2135,00 € mensuel
Section(s) CN : Matière condensée : organisation et dynamique
Description du sujet de thèse
Cette thèse porte sur l'étude expérimentale de l'interaction entre le transport nanofluidique et les excitations électroniques à l'interface entre les liquides en mouvement et les systèmes semi-conducteurs. L'objectif est d'explorer les processus de couplage interfacial entre les fluides et les solides. Ce couplage résulte de l'échange cohérent d'énergie entre les modes collectifs du fluide et les excitations électroniques et de réseau - plasmons et phonons - dans les semi-conducteurs de confinement. Le couplage entre les fluides et les solides, déjà validé par des résultats expérimentaux et théoriques en nanofluidique, ouvre un nouveau champ d'investigation à l'interface avec les dispositifs quantiques à semi-conducteurs. Ces dispositifs à l'échelle nanométrique où le confinement quantique est un ingrédient inévitable pour déterminer les propriétés physiques est le terrain de jeu où nous allons développer la proposition de thèse.
Le projet de thèse comprendra plusieurs objectifs et étapes :
- Conception et développement de nouveaux systèmes nanofluidiques en exploitant les avancées considérables dans la nanofabrication des semi-conducteurs. Il s'agira d'utiliser plusieurs techniques de traitement des semi-conducteurs, telles que la croissance épitaxiale, la gravure sélective et le collage de plaquettes, afin de définir des canaux pointus pour le confinement en basse dimension de liquides et de fluides ioniques. Les dispositifs résultants seront dotés de contacts électriques et leurs propriétés électriques seront caractérisées, sans et avec la présence de fluides à leur interface.
- Concevoir des excitations collectives optiques dans des matériaux semi-conducteurs avec des résonances aiguës contrôlées dans la gamme de longueurs d'onde 5-15 μm. L'accord sur la longueur d'onde sera déterminé par le niveau de dopage, le confinement quantique et la masse effective électronique. Les excitations collectives sont des plasmons de volume provenant d'un gaz d'électrons et concentrent l'ensemble de l'interaction avec la lumière. Ce sont des absorbeurs parfaits et donc aptes à échanger de l'énergie avec les excitations collectives du liquide à la surface. Nous tirerons parti de ces plasmons pour fabriquer des systèmes nanofluidiques dotés de "résonances d'excitation" bien conçues, qui déterminent le couplage entre le fluide et le solide à leur interface. Cela nécessite une compréhension détaillée des excitations de surface dans différents fluides et solides. Le transport nanofluidique dans les nanocanaux et la friction quantique seront étudiés en fonction des excitations semi-conductrices conçues.
- À l'inverse d'une dissipation quantique accordable, le mouvement des fluides peut induire des courants électroniques. Ce type d'effet, lié aux phénomènes de traînée de Coulomb et de phonon, a été mesuré pour le transport de l'eau dans les nanotubes de carbone et dans des expériences réalisées à l'ENS. Cependant, le transfert d'énergie à travers les interfaces liquide-solide reste inconnu et pourrait dépendre en grande partie des propriétés physiques de matériaux spécifiquement conçus, qui créeront de nouvelles solutions pour la collecte d'énergie. Cela ouvrirait la voie au "transfert d'énergie non chimique" entre les ions et les électrons, en tant que technologie alternative de collecte d'énergie.
Contexte de travail
Thèse au sein des équipes Micromégas (LPENS - CNRS), et Dispositif Quantiques (LPENS - CNRS), responsables respectifs Lydéric Bocquet et Carlo Sirtori
Contraintes et risques
aucun
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