Barre 22-23, 3e étage, salle de conférences 317
Eugenio Gambari, doctorant dans l’équipe Spectroscopie des nouveaux états quantiques.
Eugenio Gambari. © INSP – Cécile Duflot
De l’investigation des super réseaux de moiré magnétiques à la réalisation d’un microscope à effet tunnel à radio fréquences
Résumé
Au cours de ma thèse, j’ai abordé deux sujets indépendants : le premier concerne l’étude d’un matériau magnétique bidimensionnel de van der Waals, le second porte sur le développement, la construction et les tests d’un microscope à effet tunnel à radiofréquence (rf-STM).
La monocouche de CrCl₃, un matériau magnétique 2D de van der Waals, a été déposée sur Au(111) par épitaxie par jet moléculaire. L’étude par microscopie à effet tunnel (STM) révèle plusieurs domaines structuraux présentant des modes de croissance distincts ainsi que divers motifs de moiré d’ordre supérieur. Notamment, nous rapportons la présence de dislocations coin au sein de ces motifs de moiré. À l’aide d’un modèle analytique complet, nous interprétons ces dislocations bien connues dans le cadre des concepts topologiques, où elles sont décrites comme des défauts topologiques analogues à des vortex, porteurs d’un nombre d’enroulement de Chern.
Le microscope à effet tunnel à radiofréquence (rf-STM) a été conçu pour réaliser des expériences de résonance magnétique à l’échelle atomique, telles que la résonance paramagnétique électronique (RPE) sur des atomes ou molécules uniques, et la résonance ferromagnétique (FMR) sur des films magnétiques minces. Il permet de dépasser les limitations du STM conventionnel et d’atteindre une résolution énergétique inférieure au μeV. Les tests réalisés jusqu’à présent confirment la capacité du microscope à effectuer ce type de mesures, ouvrant la voie à la détection de la résonance magnétique de molécules uniques dans un futur proche.
From the investigation of magnetic moiré superlattices to the implementation of a Radio Frequency Scanning Tunneling Microscope
Abstract
During the Ph.D. work, I addressed two independent topics: the first one involves the investigation of a two-dimensional van der Waals magnetic material, the second one concerns the development, construction, and testing of a radio-frequency Scanning Tunneling Microscope (rf-STM).
The monolayer of CrCl₃, a 2D van der Waals magnetic material, was grown on Au(111) using molecular beam epitaxy. The STM study study reveals multiple structural domains with distinct growth modes that exhibit various higher-order moiré patterns. Notably, we report the presence of edge dislocations within these moiré patterns. Through a comprehensive analytical model, we interpret these well-known edge dislocations within the framework of topological concepts, where they are described as topological defects analogous to vortices, carrying a Chern winding number.
The radio-frequency scanning tunneling microscope (rf-STM) is designed to perform magnetic resonance experiments at the atomic scale, such as ESR on single atoms/molecules and FMR on thin magnetic films, overcoming conventional STM limitations and achieving sub-μeV energy resolution. The tests conducted thus far confirm the microscope’s capability to
perform these types of measurements, paving the way for the detection of magnetic resonance in single molecules in the near future.
Jury
- Sylvain CLAIR (Directeur de recherche – IM2NP) Rapporteur
- Vincent RENARD (Maître de conférences – Université Grenoble Alpes) Rapporteur
- Hervé AUBIN (Directeur de recherche – C2N) Examinateur
- Amandine BELLEC (Chargée de recherche – MPQ) Examinatrice
- Jean-Christophe LE BRETON (Chargé de recherche – IPR) Examinateur
- Tristan CREN (Directeur de recherche – INSP) Directeur de thèse
- Marie HERVÉ (Chargée de recherche – INSP) Codirectrice de thèse
- François DEBONTRIDDER (Ingénieur de recherche – INSP) Invité
