Doctorant H/F

Sujet de thèse :
Expérimentation sur le transport topologique des ondes élastiques dans des métamatériaux nanostructurés
Contexte :
Les métamatériaux élastiques topologiques offrent une approche innovante pour le contrôle de la propagation des ondes mécaniques. Exploitant des propriétés topologiques, ces structures permettent d’envisager des avancées majeures dans le guidage d’ondes robustes, la filtration acoustique et le développement de capteurs de haute précision. Cette thèse a pour ambition d’étudier expérimentalement le transport topologique des ondes élastiques dans des métamatériaux nanostructurés, en ciblant plus spécifiquement deux types d’ondes : Ondes de Rayleigh, se propageant à la surface de substrats en silicium; Ondes de Lamb, confinées dans des membranes nanostructurées en Si ou en SiN.
Les résultats obtenus serviront à concevoir de nouveaux guides d’ondes mécaniques ultra-robustes et à renforcer la sensibilité de systèmes de détection acoustique. À long terme, ces travaux pourraient également ouvrir la voie à des applications dans les technologies de communication et les dispositifs de filtrage basés sur les ondes élastiques.
Approche expérimentale
1. Fabrication des échantillons
La conception des membranes et cristaux topologiques s’appuie sur des techniques de lithographie, de gravure ionique et d’attaque chimique, réalisées en collaboration avec le C2N. Les géométries et la qualité des nanostructures sont ensuite optimisées grâce à une batterie de caractérisations (AFM, SEM, ellipsométrie).
2. Génération et détection des ondes
L’excitation sans contact et l’analyse sub-micrométrique des modes s’effectuent par la technique de “picosecond ultrasonics”, tandis qu’un modulateur spatial de lumière (SLM) permet d’ajuster la direction et la fréquence des ondes. La détection de haute précision repose sur l’interférométrie optique et la spectroscopie ultrasonique, assurant une sensibilité adaptée aux phénomènes attendus.
3. Étude de la robustesse et des modes topologiques
L’analyse porte sur la propagation guidée et les modes localisés au niveau des interfaces topologiques. L’influence de divers défauts sur la robustesse des ondes fait l’objet de comparaisons poussées avec les modèles théoriques, afin d’optimiser la conception des structures et de maîtriser au mieux le transport élastique en collaboration avec l’IEMN.