Chercheur postdoctoral (H/F) en couplage fort dans les métamatériaux photoniques chiraux au voisinage d

Missions :
Les points de Weyl sont des points discrets dans la première zone de Brillouin d’un cristal tridimensionnel où deux bandes se croisent linéairement. Au voisinage d’un point de Weyl, les quasi-particules sont appelées fermions de Weyl, analogues en physique du solide de particules relativistes sans masse. Les cristaux possédant des points de Weyl dans leur structure de bandes présentent typiquement des états de bord chiraux localisés à la surface du cristal, protégés topologiquement contre le couplage avec les états du volume. Ces matériaux, appelés semi-métaux de Weyl, peuvent ainsi présenter de très fortes mobilités électroniques, ce qui suscite un grand intérêt pour des applications en électronique [1]. Les semi-métaux de Weyl possèdent des analogues photoniques, notamment les cristaux photoniques chiraux [2] et les métamatériaux [3]. Ceux-ci se caractérisent par une modulation périodique de l’indice de réfraction respectant certaines symétries spécifiques. Plusieurs phénomènes remarquables associés aux points de Weyl photoniques ont été mis en évidence, parmi lesquels des états de surface robustes et de nouvelles lois de diffusion électromagnétique [4]. Au cours des dernières décennies, la possibilité de contrôler les propriétés des matériaux, telles que le transport électronique [5], en couplant certaines transitions électroniques aux modes photoniques d’une cavité résonante, a suscité un intérêt considérable et donné naissance à un nouveau domaine de recherche : la polaritonique [6]. La "polaritonique topologique", qui consiste à coupler un système électronique topologique à des modes photoniques, connaît actuellement un essor important [7-9]. Il est toutefois important de souligner que la possibilité de coupler des états topologiques de la matière à des modes photoniques de bord chiraux, topologiquement non triviaux et spatialement localisés, demeure encore largement inexplorée.

Le candidat (H/F) aura pour mission de mener des investigations théoriques combinant des modèles analytiques fondés sur une approche hamiltonienne ainsi que des simulations électromagnétiques de type éléments finis et FDTD. Ces outils permettront d’explorer le potentiel de différentes plateformes pertinentes sur le plan expérimental afin de réaliser des interactions lumière-matière fortes ou ultra-fortes entre un système électronique topologique, par exemple des systèmes à effet Hall quantique, des modèles de type SSH ou des matériaux bidimensionnels, et des modes photoniques de bord chiraux au voisinage d’un point de Weyl optique.

[1] C. Shekhar et al., Nat. Phys. 11, 645 (2015)
[2] W.J. Chen, M. Xiao, and C.T. Chan, Nat. Commun. 7, 13038 (2016)
[3] B. Yang et al., Nat. Commun. 8, 97 (2017)
[4] M. Zhou et al., Nat. Commun. 8, 1388 (2017)
[5] E. Orgiu et al., Nat. Mater. 14, 1123 (2015)
[6] J. Bloch et al., Nature 606, 41 (2022)
[7] C.A. Downing et al., Phys. Rev. Lett. 123, 217401 (2019)
[8] F. Appugli
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