STAGE Maîtrise de la dynamique d’une nanoparticule en lévitation dans un potentiel

Date de mise à jour de l’offre

LuMin: Lumière, Matière et Interfaces :

Ce nouveau laboratoire a l’ambition de faire rayonner dans l’environnement stimulant du plateau de Saclay des thématiques dont le socle commun est la photonique, mais dont la particularité est de se situer à l’interface de nombreux autres champs, comme la chimie, la biologie, le biomédical, les sciences de l’ingénieur, les nanosciences, la microfluidique, etc. LuMIn se divise en deux axes présentant des projets originaux et très ambitieux, l’un tourné vers la photonique du vivant, fortement positionné dans l’interdisciplinarité avec la biologie, l’autre centré sur l’interaction lumière-matière, regroupant aussi des équipes de premier niveau international sur un panel large de thématiques

Description de la mission

Au cours des dernières années, la lévitation de particules dans le vide s’est imposée comme un système extrêmement prometteur pour l’étude d’interactions fondamentales [1],
de la physique quantique aux échelles mésoscopiques, et des effets de la gravitation sur
la décohérence quantique [2], ainsi que de la nano-thermodynamique [3,4].
L’un des atouts majeur de ce système sur ses concurrents et le contrôle unique qu’il est
possible d’exercer sur la nanoparticule en lévitation et sur son environnement [4].
En particulier il est possible de complètement contrôler le potentiel de piégeage optique,
permettant ainsi la génération de paysage énergétique à façon. En effet, les pinces
optiques utilisent les forces associées avec un laser fortement focalisé pour piéger des
nanoparticules (voir figure ci-contre). Une ingénierie du champ optique permet alors de
contrôler la forme du potentiel. Cet aspect, malgré l’intérêt qu’il présente, a pour le
moment largement été ignoré dans le contexte des particules en lévitation.
Le présent projet s’inscrit dans ce contexte, et vise au développement d’un système
expérimental permettant de créer dynamiquement un potentiel optique dont la forme est
contrôlée finement.
Le•a candidat•e s’attachera dans un premier temps à développer le système expérimental
de contrôle du potentiel et à le caractériser. Il/elle s’appuiera pour cela sur les résultats
récents obtenus par la communauté des atomes froids [5].
Ces développements seront alors mis à profit pour agir sur la dynamique de la particule.
En particulier, il/elle étudiera des protocoles optimaux, pour le transport de nanoparticules,
l’étude de nano-moteur thermodynamique, ou encore l’étude de la réversibilité.
Enfin, il/elle utilisera l’opportunité de contrôler la forme du potentiel pour piéger plusieurs
particules, étudier puis contrôler leurs interactions. Ces travaux serviront de base à l’étude
des phénomènes à N-corps, tant dans le régime classique que quantique [6].
[1] Gieseler, et al. “Thermal nonlinearities in a nanomechanical oscillator Nat Phys 9, 806 (2013).
[2] Kaltenbaek, et al. “Macroscopic Quantum Resonators (MAQRO): 2015 update EPJ Q. Tech. 3 (2016).
[3] Gieseler et al. ‘Levitated Nanoparticles for Microscopic Thermodynamics - A Review. Entropy 20, 326
(2018)[4] Rondin, et al. “Direct measurement of Kramers Turnover with a levitated nanoparticle Nat Nano.
(2017).
[5] Endres, M. et al. Atom-by-atom assembly of defect-free one-dimensional cold atom array.Science 354,

Profil recherché

Goût prononcé pour la physique expérimentale.

Niveau de qualification requis

Bac + 4/5 et +
  • Employeur
    LuMin: Lumière, Matière et Interfaces
  • Secteur d’activité de la structure
    Enseignement - Formation - Recherche
  • Effectif de la structure
    De 21 à 50 salariés
  • Type de stage ou contrat
    Stage pour lycéens et étudiants en formation initiale
  • Date prévisionnelle de démarrage
  • Durée du stage ou contrat
    Plus de 4 mois et jusqu'à 6 mois
  • Le stage est-il rémunéré ?
    Oui
  • Niveau de qualification requis

    Bac + 4/5 et +
  • Lieu du stage
    ISMO, Batiment 520, Université Paris Saclay
    91405 ORSAY
  • Accès et transports
    RER B, Bus 91.06