rapport d'activités 2003-2008 - RQMP

Gervais G. grant m.
Recherche
Nom : Guillaume Gervais
Affiliations : Professeur adjoint, Département de
physique, Université McGill; Membre, Programme
de recherche sur les matériaux quantiques et
programme de recherche en nanoélectronique,
Institut canadien de recherches avancées (ICRA) et
Institut transdisciplinaire d’informatique quantique
(INTRIQ) Diplôme : Ph.D. Physique, 2002,
Northwestern University, USA
Courriel : gervais@physics.mcgill.ca
Web : www.physics.mcgill.ca/~hedbergj/
labpage/home.htm
Les propriétés électroniques de structures de basses dimensions comme les électrons
« piégés » dans des puits quantiques (2D) ou circulant dans des fils quantiques
(1D) ont récemment suscité beaucoup d’intérêt, tant pour leurs aspects
fondamentaux que pour leurs applications potentielles. Le refroidissement de
la température de ces structures près du zéro absolu, provoque l’apparition de
nouvelles propriétés dues aux interactions entre électrons, du désordre et des
fluctuations. Les statistiques quantiques fractionnelles en 2D ainsi que la séparation
entre spin et charges (1D) sont des exemples de ces phénomènes étranges.
Expérimentalement, nous utilisons des substrats de GaAs/AlGaAs synthétisés par
épitaxie par faisceau moléculaire (MBE) provenant de la plus haute mobilité MBE
au monde (Lucent), ainsi que le matériel le plus propre connu dans la nature, 3 He
près de T=0. Dans notre laboratoire, nous développons et mettons en application
des outils comme la RMN détectée par résistivité avec « pas assez de spins »,
la microscopie par balayage, ainsi que de nouvelles techniques optiques. Nos
mesures sont prises à env. 8 mK et 16 T. À partir de semiconducteurs bruts, nous
concevons et fabriquons en salles blanches, des structures pour électrons ou des
nanotrous pour liquides quantiques. Dans notre groupe, la rencontre des outils de
nanotechnologie et du savoir-faire à basse température avec la physique quantique,
rend possible la recherche de nouvelles phases quantiques de la matière.
Publications choisies
• “Local Control of Light Polarization with Low-temperature Fiber Optics”,
A. H. Mack, J. Riordon, C.R. Dean, R. Talbot et G. Gervais,
Optics Letters 32, 1378 (2007).
• “Evidence for Skyrmion Crystallization from NMR Relaxation Experiments”,
G. Gervais, H.L. Stormer, D.C. Tsui, W.G. Moulton, P.L. Kuhns, A.P. Reyes,
K.W. Baldwin, K.W. West et L.N. Pfeiffer,
Phys. Rev. Lett. 94, 196803 (2005).
• “Competition between Fractional Quantum Hall Liquid, Bubble and Wigner
Crystal Phases in the Third Landau Level”, G. Gervais, L.W. Engel, K.W. Baldwin,
K.W. West, L.N. Pfeiffer, H.L. Stormer et D.C. Tsui,
Phys. Rev. Lett. 93, 266804 (2004).
• “A1 and A2 Transitions in Superfluid 3 He in 98% Porosity Aerogel”, H.C. Choi,
A.J. Gray, C.L. Vicente, J.S. Xia, G. Gervais, W.P. Halperin, N. Mulders et Y. Lee,
Phys. Rev. Lett. 93, 145302 (2004).
• “Specific Heat of Disordered Superfluid 3 He”, H. Choi, K. Yawata, T.M. Haard,
J.P. Davis, G. Gervais, N. Mulders, P. Sharma, J.A. Sauls et W. P. Halperin,
Phys. Rev. Lett. 93, 145301 (2004).
Nom : Martin Grant
Affiliations : Professeur James McGill,
Département de physique; Doyen, Faculté
des sciences, Université McGill
Diplôme : Ph.D. Physique, 1982,
Université deToronto, Canada
Courriel : martin.grant@mcgill.ca
Web : www.physics.mcgill.ca/~grant/
Recherche
Nous cherchons à comprendre et à prédire les propriétés de structures métastables
et hors équilibre. À titre d’exemple, les propriétés structurales et mécaniques
des matériaux (c.-à-d. leur fragilité, ou comment ils s’auto-assemblent) sont
déterminées par une série de procédés hors équilibre, donnant éventuellement
lieu à une structure complexe à l’échelle du micron ou du nanomètre. Des
applications utilisent cette structure complexe en ajustant de façon dynamique
la morphologie dans un but précis, par exemple, réduire les taux de défaillance
des matériaux sous l’effet du stress. Il en résulte non pas une phase à l’équilibre,
mais bien un matériau hors équilibre dont la microstructure a été modifiée. Ces
structures complexes comportent souvent une invariance d’échelle intrinsèque;
une longueur dominante gouverne l’évolution de la structure sur toutes les échelles.
Ainsi intervient une question fondamentale de la physique : quelle est l’origine
de telles structures, et comment peuvent-elles être caractérisées ? Nous étudions
ces systèmes, parmi d’autres, par des analyses non linéaires et des simulations
à large échelle. Pour mieux comprendre l’origine de structures complexes, nous
faisons aussi appel à des analogies et des concepts développées dans d’autres
contextes, en particulier ceux qui font appel à la théorie des transitions de phases.
Publications choisies
• “Phase-field crystal modeling and classical density functional theory
of freezing”, K. R. Elder, N. Provatas, J. Berry, P. Stefanovic et M. Grant,
Phys. Rev. B 75, 064107 (2007).
• “Dissipative phenomena and acoustic phonons in isothermal crystals:
A density-functional theory study”. S. Majaniemi et M. Grant,
Phys. Rev. B 75, 054301 (2007).
• “Rupture of an extended object: A many-body Kramers calculation”,
A. Sain, C. L. Dias et M. Grant,
Phys. Rev. E 74, 046111 (2006).
• “Designable structures are easy to unfold”, C. L. Dias et M. Grant,
Phys. Rev. E 74, 042902 (2006).
• “Diffusive Atomistic Dynamics of Edge Dislocations in Two Dimensions”,
J. Berry, K. R. Elder et M. Grant,
Phys. Rev. E 73, 031609 (2006).
Prix et distinctions
2004 : Fellow, Société royale du Canada
2002 : Chaire James McGill; Université McGill
1998 : Médaille Rutherford en physique; Société royale du Canada
Prix et distinctions
2005 : Alfred P. Sloan Fellow
2005 : Membre, Programme de nanoélectronique, Institut canadien pour la
recherche avancée (ICRA)
2004 : Membre, Programme sur les matériaux quantiques, Institut canadien
pour la recherche avancée (ICRA)
Affiliations professionnelles
Association canadienne des physiciens (ACP)
American Physical Society (APS)
Association francophone pour le savoir (ACFAS)
Mots-clefs
Nanoscience, puits quantiques semiconducteurs, nanoélectronique,
nanofluidique, information quantique
Affiliations professionnelles
Association canadienne des physiciens
American Physics Society
Mots-clefs
Mécanique statistique hors équilibre, transitions de phase,
croissance de cristaux, systèmes ouverts, fluides complexes
25 | RQMP | membRES