Emulation du transport de charge sur réseau dans des métamatériaux magnétiques – MetaCharge

Le project MetaCharge explore la physique des défauts topologiques présents dans certains métamatériaux magnétiques, en l’occurence ici des réseaux bidimensionnels, magnétiquement frustrés, de nanoaimants en interaction. Si les propriétés de ces défauts héritent des caractéristiques singulières de l’état fondamental qui contient dans ces systèmes une infinité de configurations, l’accent sera mis dans ce projet sur leur comportement effectif qui s’apparente à celui de charges électriques ponctuelles -- des métacharges. Par imagerie magnétique en temps réel (microscopie à centre NV, microscopie électronique en transmission, microscopie à force magnétique et microscopie de photoémission) de métacharges isolés ou en interactions mutuelles, mis en mouvement sous l’effet de fluctuations thermiques, nous rechercherons les signatures prédites théoriquement de leur caractère Coulombien. Par la suite, nous exploiterons la physique de ces métacharges pour émuler un transport de charges sur réseau dans différents régimes (drift, hopping, localisation, avec ou sans interactions entre métacharges) et développer des briques élémentaires de métadispositifs électroniques (transport diffusif ou sous champ appliqué ou irradiation laser, phénomènes de séparation ou de recombination de charges, reflexion / transmission au travers d’interfaces, etc). Le consortium rassemble quatre partenaires (NEEL, IJL, CEMES, LOMA) aux expertises complémentaires, en fabrication de métamatériaux, imageries magnétiques de pointe, théorie de champ de jauge et simulations numériques avancées.