Imagerie thermique à l'échelle nanométrique dans les matériaux quantiques – Phonography

Le but de ce projet est d'étudier un comportement intriguant du flux de phonons qui apparaît lorsque les phonons interagissent fortement entre eux et se comportent comme un fluide visqueux. Ce régime de transport n'est ni diffusif ni balistique, et est appelé régime hydrodynamique. Pour l'étudier, je construirai une sonde pour mesurer localement la température à la surface des solides. Elle fonctionnera dans un environnement cryogénique (~100mK-10 K) afin d'observer ce phénomène qui apparaît habituellement autour de 1-10 K. Cette sonde est un dispositif supraconducteur à interférence quantique (SQUID) déposé à l'extrémité d'une fine pointe et s'est déjà révélée être l'un des thermomètres les plus sensibles à ces températures. En faisant naviguer cette pointe au-dessus d'une surface, on reconstruit les profils de température et accède aux sources locales de dissipation. Une signature clé de ce régime est l'émergence d'un flux de Poiseuille qui crée un profil de température parabolique dans la direction perpendiculaire au flux de chaleur. Le SQUID-on-tip (SOT) est l'outil parfait pour étudier ce profil de température parabolique. De plus, en développant une nouvelle méthode de fabrication, je débloquerai aussi des gammes de température et de champ magnétique jamais atteintes auparavant avec cette technique.
A plus long terme, cet outil sera une formidable plateforme de microscopie qui permettra de caractériser les nanocircuits d'une manière tout à fait unique. En effet, par la grande polyvalence du SOT, il est possible d'étudier jusqu'à quelques dizaines de nm les propriétés magnétiques et thermiques des cristaux et des nanocircuits quantiques. Comme la dissipation et le transport thermique sont des propriétés fondamentales qui régissent la dynamique de nombreux systèmes, on s'attend à ce que cet outil intéresse de nombreux scientifiques de la région parisienne mais aussi du monde entier et conduira à de nombreuses collaborations fructueuses.