Séminaires Matériaux-Nanosciences


Séminaire Matériaux Nanosciences : Marie HERVE « Spin resolved scanning tunneling microscopy: Non-collinear magnetism and high frequency dynamic properties

Intervenante : Marie HERVE,
Karlsruhe Institute of Technology

DATE : 24 janvier 2017 – 14h00 – Salle 120

In magnetic thin films the Heisenberg exchange interaction often leads to a parallel or antiparallel alignment of neighboring spins in the crystal. When inversion symmetry is broken e.g. by a surface or an interface, the non-collinear Dzyaloshinskii-Moriya interaction competes with the Heisenberg exchange interaction. This competition can lead, in some case, to the stabilization of complex spin textures such as spin spirals or skyrmions. Investigation of the local dynamic properties of magnetic structures – such as skyrmion or nano-skyrmionic lattice – require the implementation of experimental technique with a high spatio-temporal resolution (nm and sub-ns resolution). In this talk, I will first show that spin-polarized STM (SP-STM) is an ideal tool to probe such non-collinear magnetic structure. In a second part I will present our current progress in the development of a new experimental technique combining ferromagnetic resonance (FMR) with SP-STM.

 

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Hervé CAILLEAU : Cycle de séminaires dans le cadre du master Erasmus Mundus MaMaSELF

Dans le cadre du master Erasmus Mundus MaMaSELF,
Hervé Cailleau, professeur émérite, Dépt Matériaux Nanosciences /IPR
propose un cycle de 3 séminaires:
Sujet : « Towards Control of Matter in Materials Science »

Ces séminaires auront lieu:
– le jeudi 14 janvier à 10h15, S329 Bât. 2A
– le  jeudi 4 février à 14h00, Salle des thèses Bât. 1
– le  lundi 8 février à 14h00, Salle des thèses Bât. 1

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Séminaire Thomas BÜNING : SUPRAMOLECULAR OF MONOHYDROXY ALCOHOLS

DATE : 17 NOVEMBRE 2015 à 10h00

salle 120 – bat 11E

Résumé :   Supramolecular structure of monohydroxy alcohols
Hydrogen bonds are essential for the structure and dynamics of alcohols, aqueous solutions, and water. Due to their low tendency of crystallization and large variability in molecular configuration, monohydroxy alcohols (MAs) are often studied as model systems picture_rennes-1for hydrogen-bonded fluids in general [1]. MAs are supposed to form supramolecular structures such as chains and rings via hydrogen bonding in the liquid phase. Based on their small dielectric absorption, ring like arrangements were suggested for neat MAs with a sterically hindered polar hydroxyl group and chain like structures for alcohols whose oxygen atom is in a terminal position [1]. The complex behavior of the dynamics of these liquids under the influence of temperature, pressure and mixing is of great interest of current research [2,3,4]. Hence, we use X-ray diffraction and X-ray Raman scattering to study the local structure of these liquids with the aim to get insights into the mechanism causing the dynamic anomalies.

buning[1] R. Böhmer, C. Gainaru, R. Richert, Phys. Reports (2014) and references therein; [2] C. Gainaru et al. Physical review letters 107.11 118304 (2011). [3] S. Pawlus et al. The Journal of chemical physics 139.6 064501 (2013). [4] S. P. Bierwirth, et al. Phys. Rev. E 90.5, 052807 (2014).

 

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Séminaire Krisztian Palotas : Imaging complex magnetic structures at interfaces

DATE : lundi 23 novembre 2015
14h30 bat 11E salle 120

Intervenant : Krisztian Palotas,
Budapest University of Technology and Economics, Department of Theoretical Physics, Budapest, Hungary

Résumé:
Deep understanding of the physical/chemical properties of magnetic interfaces is challenging at present. Since such material interfaces can be used as building blocks in devices of emergent technologies (in data storage, nanoelectronics, spintronics and medical industry), their in-depth characterization requires not only experimental tools, but also theoretical support. The submitted Marie Curie IF project aSkyrmions-PdFeIr111-1t the Institute de Physique de Rennes proposes the research on complex magnetic states at interfaces focusing on three objectives: (1) To implement the theory of vector spin transport within an electron tunneling model, and investigate the tunneling spin transport characteristics in high spatial resolution above complex (noncollinear) magnetic surfaces, e.g. above magnetic skyrmion structures [1]; (2) To improve description of the damping parameter of spin motion at the nanoscale, and study size- and shape-effects on the atomic site-dependent damping in nanostructured interfaces; (3) To support experimental efforts using scanning tunneling microscopy (STM) and ballistic electron emission microscopy (BEEM) to understand complex magnetic structures at interfaces following a multiscale theoretical approach.

Reference:
[1] E. Simon et al., Physical Review B 90, 094410 (2014).

Image:
Magnetic skyrmions in a PdFe bilayer on Ir(111) surface.

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Séminaire Matériaux Nanosciences : Armand SOLDERA, Simulation Atomistique

Intitulé : Simulation Atomistique :
un Outil pour la Conception de Matériaux Avancés ?

Le Mardi 6 octobre 2015 à 14h

salle 50 Bat 11B

Intervenant : Armand SOLDERA, Université de Sherbrooke

Résumé :
De nombreux phénomènes macroscopiques s’expliquent par des effets à longue portée. Il suffit de penser à la transition vitreuse (non encore totalement comprise), et aux cristaux liquides. Il est cependant étonnant de constater qu’un changement même minime de la structure moléculaire, telles que la variation de la direction d’un dipôle au sein d’un mésogène (molécule dont l’assemblage donne naissance à des phases liquides cristallines), ou la modification structurale d’un groupe dans un monomère (constitutif d’un polymère), puisse tant affecter le comportement macroscopique. Une étude atomistique s’impose. Toutefois, comment concilier une telle approche qui ne peut décrire qu’une portion réduite de l’espace des phases (temps de calculs, capacité calculatoire), avec des propriétés reconnues pour être à longue portée. Le regard « chimique » de propriétés physiques au sein de la matière molle s’avère tout aussi important. Il faut pour ce faire corréler les données venant de telles simulations aux résultats expérimentaux et aux théories actuelles, tout en étant vigilant quant aux conclusions qui en sont extraites. Tels les clichés provenant d’un microscope, une attention particulière doit être portée aux conclusions qui découlent de leur étude. Conscient de ces limites, leur étude peut mener à une meilleure compréhension des phénomènes macroscopiques, et in fine conduire à une stratégie de conception de nouveaux matériaux. Conceptuellement, cette approche est une sorte de passerelle entre la vision réductionniste qui a toujours préconisé en chimie, avec un courant émergent qui fait des percées encore timides dans cette discipline.
Pour illustrer ce lien intime entre les expériences et la simulation dans la conception de matériaux avancés, plusieurs exemples issus du Laboratoire Physico-Chimie Moléculaire sont discutés. Au niveau électronique, une nouvelle membrane de polyélectrolyte pour une application de pile à combustible est proposée. Au niveau atomique, le problème délicat de transition vitreuse de polymères est décrit, ainsi que l’apparition de la phase smectique C dans le cristal liquide polymorphisme.

 

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Séminaire Denis DAVID : Determination of the dielectric function of oxides from electron energy loss spectra obtained by XPS

Auteur : Denis David – Instituto de Física – Universidade Federal da Bahia (Brazil)

le lundi 21 septembre à 14h
salle 120 bat 11E

Résumé : At the Institute of Physics of the Federal University of Bahia (UFBA), we are studying oxides for various applications: photovoltaic cells, photo-dissociation of water for hydrogen production, microelectronic, sensors. The samples produced in our lab or in the Institute of Chemistry of UFBA, or in collaborating labs in Brazil, are characterized by XPS in order to obtain their composition and identify the chemical bonds, but also to determine their dielectric function using the method developed in collaboration with the Surfaces and Interfaces group of IPR. In this conference, we shall present and discuss some results obtained on Al2O3, BiNbO4, BiTaO4, SnO2 and TiO2.

Figure david denis

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INNOVATION ET MATERIAUX : Quelles réponses aux enjeux posés à l’industrie par l’automobile ?

Quelles réponses aux enjeux posés à l’industrie par l’automobile ?

Date : 1er  Octobre 2015 

Lieu : ESIR Bâtiment 42 – Amphi N.

EXCELCAR - photo activité 02-1

L’école supérieure d’Ingénieurs de Rennes et la plateforme d’innovation EXCELCAR  s’associent pour organiser une journée de présentations et d’échanges autour des solutions apportées par l’innovation dans les matériaux et leur mise en œuvre pour répondre aux besoins de la filière automobile, et plus largement de l’industrie manufacturière.

Ce colloque s’adresse aux industriels intéressés par les progrès récents dans les domaines de l’allègement, des assemblages multi-matériaux, de la simulation multi-échelle des matériaux et des process ainsi que des techniques de caractérisation non destructive.
Au cours de la journée, l’ESIR présentera également les services qu’elle propose à ses partenaires extérieurs (projets étudiants, d’innovation, junior entreprise).

Participation de l’IPR :
15h00 : « Cartes Matériaux sur des matières élastomères – Apport de l’imagerie IR« , par JB Le Cam, Département Mécaniques & Verres, IPR
15h30 : « Le Verre et l’automobile – Allègement, fonctionnalisation des surfaces vitrées, vers un véhicule 100% verres« , par JC Sangleboeuf, Département Mécaniques & Verres, IPR.

Programme et inscription libre via le lien suivant :
https://esir.univ-rennes1.fr/fr/actualites/colloque-innovation-materiaux#overlay-context=&overlay=fr/node/707/edit

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Séminaire : « The power of molecules: tuning the electrostatics at metal / Si interface»

Jeudi 9 juillet 2015, 14h
IPR, salle 120 du bâtiment 11E

Intervenante : Ayelet VILAN, Department of Materials and
Interfaces, Weizmann Institute of Sciences, Israel

Abstract : A Metal-Semiconductor (MS) interface, in addition to a p-n junction, is one of the fundamental forms of electronics as it contains an intrinsic potential profile (“band bending”) that is the heart of current rectification or non-linear current-voltage relations. The potential profile has two balancing parts: a sharp “dipole” step near of 1nm thick and a wide space charge region penetrating up to 100s of nm into the semiconductor. The second is the main barrier for charge transport, yet, it is directly related to the interface dipole via electrostatic balance. Based on this principle, we and others have shown that a molecular monolayer adsorbed at a metal-semiconductor interface could sustain huge potential steps and thus drastically alter the space charge barrier. A molecular dipole can be viewed as a ‘gate’, controlling the semiconductor space charge region. An efficient electrical passivation of the surface is critical for a full manifestation of the molecular effect toward the ‘holy grail’ of complete control over the interfacial band-alignment (i.e., un-pinning the semiconductor Fermi level). Based on this ‘space-charge-amplification’ the effect of varying merely a single substituent, easily leads to 5-8 orders of magnitude change in current, or drive a given metal-semiconductor interface from strong inversion to near-accumulation.
In my talk I will describe this mechanism and overview our recent findings regarding harmless deposition of a metallic film on-top of the molecular monolayer, issues of surface passivation, hybridization between the molecular energy levels and those of the silicon and fine expression of molecular orientation.

image vilan

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Séminaire : InGaAsP Diode Laser Physics and Applications

Mardi 23 juin 2015, 14h
IPR, salle 120 du bâtiment 11E
Intervenant : Daniel CASSIDY, McMasterUniversity (Canada)

Abstract : Over the years my enduring interests have been in the spectral properties of diode lasers, application of diode lasers in gas and liquid detection, reliability, and characterization of materials and devices by analysis of the degree of polarization of luminescence. I will share material that has challenged some of my perceptions and understanding in the physics of operation and application of InGaAsP diode lasers.

 photo

False colour image of the degree of polarization (DOP) on the facet of a III-V laser. The pattern owes to strain induced by die attach.

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Thomas Jaouen – Layer-Resolved Resonant Auger Spectroscopy to Probe the Nature of a Metal-Supported Ultrathin Oxide Film

Vendredi 10 avril 2015, 14h
IPR, salle 120 du bâtiment 11E

Résumé : On the nanoscale, materials often reveal new and unexpected features. In particular, ultrathin oxide films grown on metal substrate constitute a class of new materials whose interesting and novel properties have raised several questions on the direct and indirect role played by the substrate and reiterate the interrogations concerning the nature of interactions at the metal/oxide interfaces.
By combining x-ray excited Auger electron diffraction experiments and multiple scattering calculations we reveal a layer-resolved energy shift of the Mg KL23L23 Auger transition in MgO ultrathin films grown on Ag(001) [1]. We then study the evolution of the layer-resolved Mg KL23L23 Auger transition in a photon energy range corresponding to the Mg K-edge. In good agreement with density functional theory (DFT) calculations, we show that the intensity evolution of the resonant Auger spectra with the photon energy allows to get a layer-by-layer mapping of the local density of empty Mg p-states probed by the excited photoelectron in the intermediate dipole transition.
In the pre-edge region, we find that the Auger spectra mostly consist of a single Auger component, the one of the metal/oxide interface, demonstrating the metallic character of the oxide interface layer due to the presence of metal-induced gap states (MIGS). We measure the MgO surface band gap and a spectroscopic fingerprint of a surface core exciton involving an image potential state of the vacuum. Our results demonstrate how to obtain new insights on empty states at interfaces of metal-supported ultrathin oxide films [2].
1. T. Jaouen, S. Tricot, G. Delhaye, B. Lépine, D. Sébilleau, G. Jézéquel, and P. Schieffer, Phys. Rev. Lett. 111, 027601 (2013).
2. T. Jaouen, E. Razzoli, C. Didiot, G. Monney, B. Hildebrand, F. Vanini, M. Muntwiler, and P. Aebi, arXiv:1502.03227v2 (2015).

Thomas Jaouen,
Département de Physique and Fribourg Center for Nanomaterials,
University of Fribourg, Switzerland

Fig_1

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