Doctorant pour une thèse sur l' exploration expérimentale de phases magnétiques inhabituelles dans le

Sujet de thèse :
Exploration expérimentale de phases magnétiques inhabituelles dans le graphène multicouche rhomboédrique
Les empilements multicouches de graphène à angle de torsion (*twisted*) suscitent un vif intérêt depuis quelques années, en partie en raison de la grande richesse de leur diagramme de phase à basse température, qui présente de nombreuses transitions vers des états électroniques topologiques fortement corrélés. Récemment, des phases corrélées similaires, caractérisées par des paramètres d'ordre exotiques, ont également été observées dans des empilements naturels de graphène, au sein de zones présentant un empilement rhomboédrique (ABC) plutôt que l'empilement Bernal (ABA) plus courant (voir la figure ci-dessous illustrant un système tricouche).
L'une de ces phases est une phase magnétique ordonnée intrigante, dans laquelle les moments magnétiques ne sont pas liés au spin électronique mais à des courants de boucle. Jusqu'à présent, cette phase inhabituelle n'a été révélée qu'indirectement par des mesures de transport, lesquelles sont insensibles au signe du moment magnétique par rapport au champ appliqué. Par conséquent, on ignore si la réponse est diamagnétique ou ferromagnétique, une question essentielle pour élucider la nature de ce nouveau type de transition de phase.
Afin de déterminer si cette phase est diamagnétique ou ferromagnétique, ainsi que d'étudier sa compétition avec d'autres phases corrélées (supraconductivité, ordres de charge, etc.), nous proposons d'utiliser une méthode puissante développée au sein de notre groupe. Celle-ci repose sur des capteurs magnétorésistifs d'une sensibilité exceptionnelle, particulièrement adaptés aux matériaux 2D dont les courants orbitaux dépendent de la densité de porteurs (ajustée via une grille électrostatique). Grâce à cette méthode, nous avons récemment observé le diamagnétisme anormal du graphène au point de Dirac ainsi que le paramagnétisme au niveau des singularités de van Hove (Vallejo et al., *Science* 2021, *Physical Review Letters* 2023, thèse de doctorat 2023). La thèse portera sur l'étude du magnétisme orbital du graphène multicouche rhomboédrique à l'aide de cette technique, en explorant l'intégralité du diagramme de phase par la variation du potentiel chimique, du champ magnétique et de la température. Nous attendons de ces expériences qu'elles apportent des informations essentielles à la compréhension de ce nouvel état quantique.
Contexte :
Le Laboratoire de Physique des Solides est une unité mixte de recherche (UMR 8502) de l'Université Paris-Saclay et du CNRS. Il est affilié à l'Institut de Physique du CNRS et à la 28e section du Conseil National des Universités. Le LPS est membre de la Fédération Friedel-Jacquinot, structure de coordination de la physique sur le plateau du Moulon à Orsay (IdF).
Il regroupe une centaine de chercheurs et enseignants-chercheurs, expérimentateurs et théoriciens, et l'activité de rec
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