Дисертації з теми "Polarisation du spin"
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Joly, Alexandre. "Optimisation du transfert du spin électronique à la polarisation d’un laser à semi-conducteur à émission par la surface." Thesis, Rennes 1, 2018. http://www.theses.fr/2018REN1S084/document.
Анотація:
Dans le cadre de cette thèse, nous présentons l’optimisation du transfert du spin électronique à la polarisation d’un laser à semi-conducteur (SC) à émission par la surface en cavité externe (VECSEL). Un spin-laser pourrait constituer une rupture technologique dans le domaine des communications en répondant à l’augmentation du débit de données tout en apportant des fonctionnalités supplémentaires (cryptage de l’information…). Afin de développer un tel composant, deux approches complémentaires ont été explorées. La première a pour objectif d’appréhender les effets d’injection de spin dans un VECSEL, ainsi que comprendre les paramètres du laser, tels que la biréfringence de phase et le dichroïsme de gain linéaires, qui figent la polarisation à un état linéaire. En réduisant le dichroïsme d’un facteur 50 et en compensant la biréfringence résiduelle de la cavité jusqu’à 0,1 mrad (soit une diminution d’un facteur 40), une augmentation de l’ellipticité de 1° à 35° a été rendue possible. L’injection de porteurs polarisés en spin par pompage optique dans le milieu actif du laser compensé a permis d’obtenir un basculement de l’état de polarisation entre deux états elliptiques ( 35 ↔ +35°). La seconde approche concerne l’étude de l’injection de spin par pompage électrique, point clé du développement d’un dispositif compact. Pour cela, un injecteur ferromagnétique répondant aux contraintes du transport du spin électronique de l’électron vers le SC est inséré dans la cavité optique. Malgré l’utilisation d’une structure anti-résonante, qui permet de limiter l’absorption de l’injecteur intra-cavité, nous démontrons des effets d’électroluminescence dont le profil spatial est compatible avec une émission laser. Enfin, nous apportons les éléments permettant d’améliorer le procédé de fabrication du spin-laser dans l’optique d’obtenir un effet laserOptimisation of the spin transport to the polarization of a vertical cavity semiconductor laser
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Naylor, Adam David. "Measuring spin polarisation with point-contact Andreev reflection." Thesis, University of Leeds, 2010. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.534829.
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Eustace, David Andrew. "Spin polarisation effects in electron energy loss spectroscopy." Thesis, University of Glasgow, 2006. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.438978.
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Tati, Bismaths Logane. "Étude du mouvement du spin d’électrons dans les puits quantiques dépendant du spin." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2008. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2008/TATI_BISMATHS_Logane_2008.pdf.
Анотація:
J’ai étudié dans la première partie de ma thèse le mouvement du spin des électrons réfléchis dans un puits quantique formé par le système Au/Co(001). La présence d’une interface magnétique et l’existence des interférences quantiques entrainent un comportement oscillatoire des angles du mouvement de spin. J’ai aussi montré que ces oscillations peuvent bien être décrites par le modèle d’interféromètre de Fabry-Pérot, et que la simulation des données expérimentales permet l’étude des propriétés de réflexion de l’interface qui ne sont pas accessibles expérimentalement de façon directe. Dans la seconde partie j’ai réalisé une étude similaire sur le système Fe/Ag(001). Deux périodes d’oscillations ont été identifiées : une longue période qui est liées aux effets des interférences quantiques des électrons dans la couche de Fe et une courte période d’une monocouche indépendante de l’énergie des électrons incidents, que avons attribuée à la variation périodique de la morphologie du film de Fe qui alterne entre une couche d’atomes complète et incomplèteIn the first part of my PhD I studied the spin-motion of spin-polarized electrons in the quantum well system Au/Co(001). The existence of a ferromagnetic interface and of quantum interferences leads to an oscillatory behaviour of the spin-motion angles. I also showed that these oscillations are well described by a Fabry-Perot interferometer model, and that the simulation of the experimental data allows the study of the spin-dependent reflection properties of the buried interface which are not directly accessible. In the second part, I performed a similar study of the system Fe/Ag(001). Two periods of oscillations were identified in this case: a long one due to quantum interference of electrons in the Fe films, and a short one with the period of one monolayer, which are attribute to the periodic variation of the morphology of the Fe film, alterning between filled and incompletely filled atomic layers
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Kaladzhyan, Vardan. "Spin polarisation and topological properties of Yu-Shiba-Rusinov states." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2017. http://www.theses.fr/2017USPCC215/document.
Анотація:
Dans ce manuscrit de thèse, nous revisitons d'abord la physique des états de Yu-Shiba-Rusinov, en nous concentrant sur leur polarisation en spin. Nous commençons par montrer théoriquement que nous pouvons extraire beaucoup d'informations sur le supraconducteur hôte, en analysant la densité locale d'états électroniques liée à la présence d'impuretés magnétiques. Tout d'abord, nous démontrons que le couplage spin-orbite peut être lu directement et sans ambiguïté par la spectroscopie par effet tunnel résolu en spin dans les systèmes bidimensionnels et unidimensionnels, qu’ils soient supraconducteurs ou métalliques. Nous analysons les oscillations induites par les impuretés dans la densité d'états électroniques. En particulier, nous nous concentrons sur la transformation de Fourier (TF) des oscillations de Friedel et nous notons que les caractéristiques à haute intensité apparaissent pour un vecteur d'onde donné par deux fois la longueur inverse du spin-orbite. Ensuite, nous montrons qu'il est possible de déterminer le mécanisme d’appariement dominant, qu’il soit en ondes s ou en ondes p, dans les supraconducteurs non conventionnels en analysant la structure spectrale résolue en spin des états liés de Yu-Shiba-Rusinov. De manière frappante, nous démontrons qu'une analyse minutieuse de la densité d'états électroniques polarisée en spin ne permet pas seulement de caractériser sans équivoque le degré d’appariement de type triplet, mais également son orientation, a.k.a. le vecteur d. Enfin, nous proposons et discutons deux approches différentes d'ingénierie et de contrôle des phases topologiques à l’aide d’impuretés scalaires et magnétiques. Nous commençons par fournir une théorie microscopique des réseaux d'impuretés scalaires sur les supraconducteurs chiraux. Nous montrons que pour un supraconducteur topologique de type chiral, les impuretés scalaires donnent lieu à une hiérarchie complexe de phases non triviales distinctes avec des nombres de Chern élevés. Deuxièmement, nous proposons et étudions théoriquement une nouvelle plate-forme prometteuse que nous appelons «la chaîne dynamique de Shiba», c'est-à-dire une chaîne d'impuretés magnétiques classiques dans un supraconducteur en ondes s avec des spins qui précessent. Nous montrons que cette approche peut être utilisée non seulement pour créer une phase supraconductrice topologique, mais surtout pour contrôler les transitions de phase topologiques au moyen de la dynamique de la texture de la magnétisation. Ce manuscrit est organisé comme suit. Dans la première partie, les informations d'introduction essentielles sur la supraconductivité, les oscillations de Friedel et les états de Yu-Shiba-Rusinov sont fournies. La deuxième partie est consacrée à la polarisation en spin des états Yu-Shiba-Rusinov et aux propriétés qui pourraient être extraites au moyen de la microscopie par effet tunnel résolu en spin. Dans la dernière partie, deux configurations proposées pour l'ingénierie de phases topologiques, basées sur les états induits par les impuretés, sont présentées, suivies de conclusions, d’un bref résumé des réalisations de cette thèse et enfin d’une discussion de possibles directions futuresIn this manuscript we first revisit the physics of Yu-Shiba-Rusinov subgap states, focusing on their spin polarisation. We start by showing theoretically that we can extract a considerable amount of information about the host superconductor, by analysing spin-polarised local density of states related to the presence of magnetic impurities. First, we demonstrate that the spin-orbit coupling in two-dimensional and one-dimensional systems, both superconducting and metallic, can be read-off directly and unambiguously via spin-resolved STM. We analyse the impurity-induced oscillations in the local density of states. In particular, we focus on the Fourier transform (FT) of the Friedel oscillations and we note that high-intensity FT features appear at a wave vector given by twice the inverse spin-orbit length. Second, in unconventional superconductors with both s-wave and p-wave pairing, by analysing the spin-resolved spectral structure of the Yu-Shiba-Rusinov states it is possible to determine the dominating pairing mechanism. Most strikingly, we demonstrate that a careful analysis of spin-polarised density of states allows not only to unambiguously characterise the degree of triplet pairing, but also to define the orientation of the triplet pairing vector, also known as the d-vector.Finally, we discuss two different ways of engineering and controlling topological phases with both scalar and magnetic impurities. We start with providing a microscopic theory of scalar impurity structures on chiral superconductors. We show that given a non-trivial chiral superconductor, the scalar impurities give rise to a complex hierarchy of distinct non-trivial phases with high Chern numbers. Second, we propose and study theoretically a new promising platform that we call 'dynamical Shiba chain', i.e. a chain of classical magnetic impurities in an s-wave superconductor with precessing spins. We have shown that it can be employed not only for engineering a topological superconducting phase, but most remarkably for controlling topological phase transitions by means of magnetisation texture dynamics.This manuscript is organised as follows. In the first part, the essential introductory information on superconductivity, Friedel oscillations and Yu-Shiba-Rusinov states is provided. The second part is dedicated to spin polarisation of Yu-Shiba-Rusinov states and the properties that could be extracted by means of spin-resolved STM measurements. In the last part, two setups proposed for topological phase engineering based on impurity-induced states are presented, followed by conclusions with a brief summary of the thesis achievements and further directions to pursue
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Zarpellon, Juliana. "Estudo de multicamadas com anisotropia magnética perpendicular e sua aplicação em dispositivos emissores de luz polarizada em spin : Spin-LED e VCSEL." Paris 6, 2011. http://www.theses.fr/2011PA066064.
Анотація:
L'injection et la détection efficace d'un courant polarisé en spin injecté dans les semi-conducteurs est actuellement l'un des grands défis de la spintronique. Une façon de découpler le problème et de remplacer la détection électrique du courant polarisé en spin par une détection optique comme par exemple les dispositifs Spin-LED. Selon les règles de sélection optique, l'injection de spin doit se faire à partir d'une e��lectrode avec l'aimantation perpendiculaure au plan des couches pour connecter le polarisation de la lumière circulaire avec le courant polarisé en spin. Dans ce travail, nous décrivons le développement d'un ensemble de systèmes multicouches (Co/Ni, Co/Pt, CoFeB/Pt) à aimantation perpendiculaire fabriqués par pulvérisation cathodique. L'optimisation et l'études des propriétés magnétiques de ces matériaux nous a finalement permis d'intégrer une structure de type Co/Pt sur un dispositif optique de type LED à base du semiconducteurs AlGaAs / GaAs (proche infrarouge). Un rapport de la polarisation de la lumière de 3,5% a été obtenu à la rémanence, ce qui démontre la faisabilité de fabriquer des dispositifs Spin-LED sans appliquer un champ magnétique externe. Les résultats de ce travail a encouragé le developement d'autres dispositifs intéressants tels que les VCSEL qui ont une plus large gamme d'applications technologiques
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Newbold, David Michael. "Inclusive hyperon polarisation studies at the CERN SPS hyperon beam." Thesis, University of Bristol, 1998. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.265386.
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Tappero, Rémy. "Approche théorique des structures électroniques et magnétiques et des transitions de phases de systèmes à polarisation de spins (MnS et MnS2) : simulation des spectres de diffraction neutronique." Pau, 1999. http://www.theses.fr/1999PAUU3006.
Анотація:
La méthode quanto-chimique linear combination of atomic orbitals (L. C. A. O. ) mise en oeuvre dans le programme Crystal nous a permis de déterminer les fonctions d'onde ou orbitales cristallines de systèmes a polarisation de spins (MnS et MnS 2). Les calculs de type unrestrictes hartree-fock (U. H. F. ) ont été conduits soit dans le cadre de l'approximation hartree-fock (H. F. ) soit dans le cadre de la théorie de la fonctionnelle de la densité (D. F. T. ). Dans cette dernière approche, les modèles de correction locaux (local density approximation : L. D. A. ) et non locaux (generalized gradient approximation : G. G. A. ) de la densité électronique ont été utilisés afin de décrire le potentiel d'échange-corrélation. Des propriétés structurales, électroniques et magnétiques du sulfure et du disulfure de manganèse, pris sous différentes formes allotropiques et selon différents arrangements magnétiques ont été déduites du calcul des orbitales cristallines. En particulier, l'échelle de stabilité expérimentale des polymorphes de MnS a pu être retrouvée et pour les plus importants d'entre eux (B 1 et B 3), les arrangements antiferromagnétiques AF II et AF III se sont avérés être les plus stables en accord avec l'expérience. Dans le cadre du modèle de Heisenberg, les constantes de couplage de superéchange entre spins ont été évaluées. Pour les arrangements de spins les plus stables AF II (B 1) et AF III (B 3), les densités atomiques de spin ont été déterminées. Elles confirment le caractère ionique important des composés et ont servi de base à la simulation des spectres de diffraction neutronique. Ces spectres ont été calculés à la fois dans le modèle classique à atomes indépendants (I. A. M. ) et dans les modèles quantiques ab-initio H. F. Ou semi-empirique D. F. T. L'effet de champ cristallin a été déduit et, de la comparaison très satisfaisante avec les données expérimentales, il est ressorti clairement l'importance de calculer exactement le potentiel d'échange électronique.
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Zagdoun, Alexandre. "Dynamic Nuclear Polarisation Surface Enhanced NMR Spectroscopy." Phd thesis, Ecole normale supérieure de lyon - ENS LYON, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01065554.
Анотація:
Since its discovery in the 1950's, DNP has been a topic of significant interest in magnetic resonance. DNP is the transfer of polarization between single electrons and nuclei, driven by micro-wave irradiation. Since its renaissance at high field in the 90's, due to the introduction of gyrotrons as high-power, high-frequency microwave sources most application of this technique have been samples of biological interest in frozen solution. The long standing interest of our group in the characterization of surface species such as supported catalysts on silica lead us to apply this technique to the study of surfaces. The goal of this thesis is the development of this method, dubbed DNP Surface Enhanced NMR Spectroscopy. To that end, we first introduce new polarizing agents, soluble in organic solvents. The influence of the electron relaxation times on the DNP enhancements is demonstrated and efficient tailored polarizing agents are introduced. The optimization of the sample preparation to obtain optimal sensitivity is also discussed, as well as the interaction between the radical and the surface. These developments made it possible to apply the technique to many functionalized materials, with some examples developed in this manuscript. Finally, the issue of DNP on polarization conductors is discussed, and we show how microcrystals can be efficiently polarized using DNP.
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Iacovita, Cristian. "Spin-dependent tunneling into single cobalt-phthalocyanine molecules." Strasbourg, 2009. http://www.theses.fr/2009STRA6058.
Анотація:
Cette thèse présente une étude des propriétés électroniques polarisés en spin d'une molécule individuélle de cobalt-phthalocyanine (CoPc), qui sont potentiellement intéressantes pour le domaine émergeant de l'électronique de spin. Les résultats expérimentaux sont analysés par des calculs de type DFT en collaborartion avec J. Kortus (Université Technique de Freiberg, Allemagne). Les molécules de CoPc ont été déposés sur des surfaces non-magnétiques et magnétiques, pour ensuite être individuellement étudiés à basse température par un microscope à effet tunnel. Deux aspects fondamentaux sont abordés: l'injection d'électrons polarisés en spin dans une molécule individuelle et le couplage magnétique de cette molécule avec une surface magnétique. En utilisant une pointe de Co polarisée en spin et un nanoîlot des Co comme électrodes magnétiques et la molécule de CoPc comme élément actif, une résonance polarisée en spin est identiée sur le centre de la molécule. Cette résonance, ayant pour origine les orbitals moléculaire d du cobalt, reète l'existence d'états stationnaires des spin. Ces états prouvent notamment que le moment magnetique de CoPc est figé dans une direction " up " ou " down " après adsorption sur la surface de cobalt magnétique. Les calculs DFT montrent que la molécule de CoPc est ferromagnétiquement couplée avec les nanoîlots via deux mécanismes d'échange (direct et superéchange) et illustrent le rôle important joué par les ligands organiques dans le magnétisme mais aussi dans le transport de spin. Des études expérimentales comparatives ont été effectué sur des surfaces non-magnétiques [Au(111) et Cu(111)] où la molécule de CoPc devient non-magnétique après adsorption comme les calculs DFT le prédisentThe thesis presents an experimental study of both the electronic and the spin-polarized properties of single cobalt-phthalocyanine (CoPc) molecules, which are potentially interesting for the emerging eld of molecular spintronics. The CoPc molecules were deposited on a nonmagnetic and a magnetic surface and individually studied at low temperature using a scanning tunneling microscope. Two fundamental aspects of molecular spintronics are addressed, namely the injection of electron spins into a single molecule and the magnetic coupling of the molecule with the underlying magnetic surface. To do so, spin-polarized scanning tunneling spectroscopy is employed to locally inject spin-polarized electron across the vacuum barrier into a single CoPc molecule. Using the spin-polarized Co terminated tip and Co nanoislands of opposite magnetization as magnetic electrodes, and the CoPc molecule as an active element, spin-polarized electronic features are identied over the center of the molecule. The Co nanoislands were grown on Cu(111) and thoroughly calibrated to eliminate electronic artifacts. The stationary spin states of CoPc arise from the d-orbitals of the cobalt ion and reect two molecular spin orientations. DFT calculations establish that CoPc couples ferromagnetically with the Co nanoislands through two exchange mechanisms (direct and superexchange), illustrating the important role played by the organic ligands in the spin-dependent transport properties. Comparative experimental studies are done on non-magnetic surfaces [Au(111) and Cu(111)], where the paramagnetic CoPc becomes non-magnetic upon adsorption, as DFT calculations predict
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Iacovita, Cristian Bucher Jean-Pierre. "Spin-dependent tunneling into single cobalt-phthalocyanine molecules." Strasbourg : Université de Strasbourg, 2009. http://eprints-scd-ulp.u-strasbg.fr:8080/1162/01/IACOVITA_Cristian_2009.pdf.
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Monseu, Nicolas. "Etude de la polarisation dans un collisionneur eí/eñ. Détermination du champ invariant de spin grâce à l'intégrateur pas à pas Zgoubi." Thesis, Grenoble, 2013. http://www.theses.fr/2013GRENY047.
Анотація:
Le champ invariant de spin (ISF), et son évolution, informe en profondeur sur le comportement de la polarisation dans un accélérateur, permet de calculer la polarisation d'équilibre dans les accélérateurs d'éléctron, mais est également utile dans l'étude et la compréhension des machines protons. La luminosité croissante, le plus haute sensibilité des expériences et la prise en compte d'effet auparavant négligé rendent nécessaire l'amélioration de la précision du calcul de l'ISF. Le travail de cette thèse propose plusieurs méthodes de calcul numérique du Champ Invariant de Spin, basées sur l'intégration numérique de la trajectoire, permettant une précision accrue des effets de la dynamique orbitale sur la dynamique de spin, mais également de prendre en compte des effets souvent compliqués à étudier et habituellement négligés, comme la dynamique non linéaire, les effets faisceau-faisceau, etc. Ces effets n'ont pas été inclues, car l'élaboration des méthodes a demandé beaucoup de temps, mais ils sont une perspectives de recherche dans le domaine. L'algorithme intitulé stroboscopic averaging a été implémenté pour calculer l'ISF. Une implémentation "simple" conduit à des temps de calcul trop long pour être utile. Néanmoins, une implémentation "backward" permet de rendre le calcul de l'ISF en un point dépendant d'une unique trajectoire, et donc de paralèlliser le calcul. Il a été suggéré par ailleurs que le "spin tune" peut être calculé par analyse spectrale. Un algorithme a été implementé dans ce sens, et calcul la fréquence de précession du spin sur une trajéctoire donnée. Cette idée mène également à une méthode alternative de calcul de l'ISF. La combinaison de ces différentes méthodes permet une meilleure compréhension des effets en jeu dans la dynamique du spinInvariant Spin Field (ISF), and its evolution, gives an acute insight in the polarization behaviour of a polarized accelerator, allows to estimate the equilibrium polarization of electron accelerators, an is also useful in the design and understanding of proton machines. The increased luminosity of colliders, the higher precision of the experiments, the inclusion of previously neglected effects, marks a necessary step forward in ISF precision. The present thesis proposes different methods to compute Invariant Spin Field, based on particle tracking, allowing a better precision in the orbital dynamic effect on the spin dynamic, as well as the inclusion of effects complicated to study and usually neglected, such as non linear dynamic effects, Beam-Beam effect, etc. The inclusion of these different effects has not been done, because elaboration of new methods is quite demanding. This is a candidate for future research. We implemented the Stroboscopic Averaging algorithm to compute ISF. The "simple" implementation leads to a non-managable computing time, but the "backward" implementation solves the problem by making the computation of the ISF dependent on only one orbital trajectory, thus allowing a parallelisation of the algorithm. It has been suggested that the spin tune could be computed through a spectral analysis. We implemented an algorithm for this purpose, allowing us to compute the spin tune form the spin-orbit trajectory. Following these ideas, we also proposed new methods based on a prior knowledge of the spin tune, to compute ISF. Combining the different methods leads to a better understandings of the spin dynamic, as each method provides a different point of view
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Nguyen, Viet-Hung. "Transport électronique et effets de Spin dans les nanostructures de graphène." Paris 11, 2010. http://www.theses.fr/2010PA112153.
Анотація:
Nous étudions le transport électronique et/ou polarisé en spin dans des nanostructures à base de graphène. Le travail porte sur l’analyse de phénomènes microscopiques tels que les processus de transfert tunnel, les variations de la conductance et du courant électrique en fonction des paramètres d’intérêt et des effets de filtrage de spin. Dans ce but, nous avons développé un modèle basé sur le formalisme des fonctions de Green hors d’équilibre et des approches pragmatiques décrivant les états électroniques excités autour des points K de feuilles de graphène. Dans le cas de nanorubans étroits de graphène à bord « armchair », le transport électronique est étudié à l’aide d’une description atomistique en liaisons fortes. Les possibilités d’ingénierie de la bande interdite, l’influence de la rugosité de bord et celle de la nature des contacts sont ensuite analysées. En outre, les effets de polarisation de spin dans des structures incluant une grille magnétique sont également modélisés. Nous montrons qu’il existe de nombreuses possibilités de contrôler la polarisation de spin du courant, y compris à de forts taux, par la tension de grille ou la tension source-drain dans une structure de type transistor à effet de champ. Le formalisme de transport développé est ensuite couplé à une résolution de l’équation de Poisson 2D pour une étude auto-cohérente du fonctionnement de quelques dispositifs à base de graphène. Nous mettons en évidence que de tels transistors pourraient être utiles au sein de circuits analogiques, si leurs propriétés ne les destinent pas à des applications en électronique numériqueWe study electronic transport and spin polarization effects in some typical graphene nanostructures. The study corves many transport phenomena such as microscopic pictures of charge states, tunneling processes, behaviors of conductance and electrical current, and spin polarization effects. To this aim, the non-equilibrium Green's function method within the effective models describing excited states around the K-points of large area graphene structures has been developed. The approach was then applied to clarify the general scenario of charge transport in these structures. In narrow armchair grapheme nanoribbons, the transport picture has been explored by using the atomistic tight binding description. The effects of energy bandgap engineering, edge roughness, and normal conducting contacts were investigated. Along with their transport properties, the spin polarization effects in ferromagnetic gate structures based on graphene have been also considered. The study shown many possibilities of controlling spin polarized current, e. G. , by the gate and the bias voltages. Possibilities of obtaining the current with high spin polarization were discussed. The calculation techniques developed were then self-consistently coupled to 2D Poisson equation to consider the device operation of large area graphene FETs. It is shown that though limited for digital applications, the device characteristics observed may be convenient for analogue circuits
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Kerridge, Gregg Charles. "Magneto-optical investigations of two-dimensional electron systems in GaAs-Alâ†xGaâ†1â†-â†xAs single heterojunctions." Thesis, University of Exeter, 1999. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.286493.
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Shonfield, Peter K. A. "Molybdenum and tungsten complexes for moleular electronics." Thesis, University of Bristol, 1998. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.264635.
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Demory, Justin. "Initialisation de spin et rotation de polarisation dans une boîte quantique en microcavité." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLS006/document.
Анотація:
Les photons uniques sont des candidats idéaux pour transporter l’information quantique et l'un des défis majeurs est de pouvoir faire interagir ces photons entre eux via une interface lumière-matière efficace. Dans ce contexte, de nombreux travaux de recherche ont visé à implémenter une interface spin-photon, c’est-à-dire une interface entre les qubits volants (photons) et un qubit stationnaire (spin d’un porteur de charge confiné dans un dispositif à l’état solide). Des possibilités prometteuses ont en particulier été ouvertes suite à la démonstration du phénomène de rotation de polarisation induite par un spin unique. Cette rotation Faraday/Kerr, phénomène magnéto-optique bien connu mais appliqué ici à l’interaction avec un spin unique, permet en principe de transférer l’état quantique d’un spin sur l’état quantique des photons transmis/réfléchis. Néanmoins, ces observations de rotation de polarisation induite par un spin unique étaient restées limitées à des angles de rotation de l’ordre de quelques millidegrés.Pendant cette thèse, j'ai démontré qu’une exaltation géante de l’interaction spin-photon peut être obtenue en exploitant les effets de l’électrodynamique quantique en cavité. Le système étudié est constitué d'une boîte quantique semiconductrice (InAs/GaAs) couplée de façon déterministe à une microcavité optique de type micropilier : cette géométrie de cavité constitue une des interfaces les plus efficaces entre un faisceau incident et un système quantique confiné. De plus, la boîte quantique utilisée ici contient un porteur de charge résident dont le spin peut-être initialisé et mesuré optiquement.Durant cette thèse, j’ai réalisé un montage expérimental permettant d’initialiser l’état de spin confiné à l’intérieur de la boîte quantique et d’analyser la rotation de polarisation induite par ce spin. J'ai pu ainsi démontrer qu'il était possible d'initialiser l'état de spin à l'intérieur de la boîte quantique grâce à un faisceau polarisé circulairement. Ayant un état de spin initialisé, j'ai pu ensuite observer la rotation de polarisation induite par le spin confiné d'environ ± 6 °. Cette rotation macroscopique de la polarisation constitue trois ordres de grandeurs par rapport à l'état de l'art précédent. En parallèle des travaux expérimentaux, j'ai étudié théoriquement le phénomène d'initialisation et de rotation de polarisation dans nos systèmes boîte quantique en microcavité. J'ai pu développer des modèles analytiques permettant d'analyser et de prédire les expériences d'excitation résonante et de rotation de polarisation. Ces travaux théoriques ont notamment permis de déterminer des paramètres réalistes pour laquelle la rotation de polarisation optimale est atteinte permettant d'obtenir une interface spin-photon efficace.Cette nouvelle interface entre photon et mémoire quantique ouvre la voie à un large panel d’expériences pour l’information quantique et la communication quantique longue distanceSingle photons are ideal candidates to carry quantum information and the major challenge that optical quatum computing must face is to engineer photon matter interaction. A promising way to do so is to implement an efficient spin-photon interface making use of the polarization rotation (so-called Faraday or Kerr rotation) induced by a single spin. Thanks to the polarization rotation, it is possible to transfer the spin state into a polarization state. However, observations of Kerr rotation induced by a single spin were reported only recently, with rotation angles in the few 10-3 degree range.Cavity-QED effects are used to demonstrate a giant exaltation of the spin-photon interaction. The device is a single semiconductor quantum dot spin inserted inside a micropillar, a geometry which currently constitutes the most efficient photonic interface between an external laser beam and a confined cavity mode. Further, quantum dots confine a spin state of charge carrier which can be initialized and optically measured.In this thesis, I realized an experimental setup used to initialize a spin state confined in the quantum dot and to analyze the polarization rotation induced by this spin state. I demonstrated that it was possible to initialize the spin state confined in quantum dot with a circularly polarized beam. Having a well-known spin state, I observed the polarization rotation of ± 6 ° induced by a single spin. This macroscopic polarization rotation is three orders of magnitude three orders of magnitude higher than the previous state of artIn parallel of this experimental work, I studied theoretically spin initialization and polarization rotation phenomenon in our systems. I developed analytical models to characterize and predict the resonant excitation and polarization rotation experiences. Thanks to this theoretical work, I determined realistic parameters for the device to realize an optimal spin-photon interface.This novel way of interfacing a flying qubit and a solid-state quantum memory opens the road for a wide range of applications for quantum information processing and long-distance quantum communication
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Bernet, Colin. "Caractérisation des micromégas et mesure de la polarisation des gluons sur COMPASS." Paris 7, 2004. http://www.theses.fr/2004PA077205.
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Brunetti, Adalberto. "Battements de la polarisation de spin et structure fine du polariton en microcavités semiconductrices." Montpellier 2, 2007. http://www.theses.fr/2007MON20020.
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Clowes, Robin T. "Sensitivity improvement in triple resonance NMR." Thesis, University of Cambridge, 1995. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.388663.
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Robinet, Florent. "Mesure de la polarisation des gluons dans le nucléon par la muo-production de mésons charmés à COMPASS." Paris 7, 2008. http://www.theses.fr/2008PA077138.
Анотація:
Le spin 1/2 du nucléon se décompose en trois contributions : celles du spin des quarks et des gluons et celle de leur moment orbital. On sait aujourd'hui que la fraction du spin du nucléon portée par les quarks est faible. Désormais, une série de mesures visent à déterminer la contribution du spin des gluons afin de peut-être retrouver la totalité du spin du nucléon. Il s'agit de l'un des objectifs principaux de l'expérience COMPASS au CERN où sont calculées des asymétries de spin dans la diffusion d'un faisceau de muons polarisés sur une cible de nucléons polarisés. Les processus de type fusion photon-gluon, sensibles à la polarisation des gluons, sont mis en évidence par la présence de mésons D° dans l'état final. Cette méthode offre une sélection très propre du signal recherché mais ceci au détriment de la statistique. Le travail exposé dans cette thèse est principalement axé sur le développement d'une méthode d'analyse permettant de maximiser la statistique disponible. En particulier, la reconstruction des mésons D° souffre d'un fort bruit de fond combinatoire et en paramétrant la probabilité pour un événement d'être du signal, l'erreur statistique a été significativement réduite. Un facteur important permettant de limiter le fond combinatoire est la résolution en impulsion associée à la détection des particules. Cette thèse présente les caractéristiques des détecteurs de type chambre à dérive participant aux performances du spectromètre de COMPASS. Enfin, les résultats, accompagnés d'une étude des erreurs systématiques, sont présentés et leurs implications sur la contribution du spin des gluons au spin du nucléon sont discutéesThe 1/2 spin of the nucleon decomposes into three contributions : the quark and the gluon spin and their angular momenta. It is known that the fraction of the nucleon spin carried by the quarks is small. Nowadays, a series of measurements aims to determine the contribution of the gluon spin in order, perhaps, to recover the totality of the nucleon spin. This is one of the main goals of the COMPASS experiment at CERN where spin asymmetries are measured using a polarized nucleon beam on a polarized nucleon target. The photon-gluon fusion processes, sensitive to the gluon polarization, are selected by detecting D° in the final state. This method offers a very clean selection of the desired signal but is statistically limited. The work presented in this thesis is primarily focused on the development of an analysis method maximizing the statistics. In particular, the D° mesons reconstruction is submitted to a high combinatorial background. Parameterizing the probability for an event to be signal, the statistical error is significantly reduced. The momentum resolution, associated with the particule detection, is an important factor allowing to minimize the combinatorial background. This thesis presents the characteristics of drift chamber-type detectors contributing to the performances of the COMPASS spectrometer. Finally, the results, joined by the systematic errors study, are presented along with their implications on the contribution of the gluon spin to the nucleon spin
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Siarry, Bruno. "Manipulation du spin et de la cohérence dans des boîtes quantiques d'InAs/GaAs par expériences pompe-sonde résonantes." Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066579/document.
Анотація:
Ce travail de thèse étudie la dynamique et la cohérence du spin dans des ensembles de boîtes quantiques (BQ) neutres et dopées en trous d'InAs/GaAs. Les études sont menées grâce à des expériences pompe-sonde résonnantes avec la transition fondamentale. Dans un premier temps, la périodicité de l'excitation laser est transférée à la précession des spins de trous en champ magnétique transverse, dans le cadre du blocage de phase (Modelocking). Cette technique permet de passer outre les fortes inhomogénéités de l'échantillon étudié ( 105 BQ), et d'observer une resynchronisation des spins à des délais longs. On peut ainsi estimer le temps de cohérence de spin du trou, à 800 ns. De plus, des conditions expérimentales proches nous ont permis d'observer une polarisation nucléaire dynamique (PND), et ses effets importants sur la précession électronique en champ transverse. La géométrie de la PND a été caractérisée, et on a également mesuré la dynamique longue de son établissement (500 ms). Dans une deuxième partie, le développement d'une détection hétérodyne a permis d'augmenter fortement la sensibilité du dispositif pompe-sonde, et ainsi d'étudier des ensembles restreints (300) de BQ neutres dans une cavité. Nous avons caractérisé la structure fine des états de paire électron-trou en présence d'un champ magnétique longitudinal et mis en évidence la manipulation de la phase des battements quantiques de ces états par le champ magnétique lors d'une excitation linéairement polarisée selon un axe sui n'est pas axe de symétrie des BQThis work is a study of the dynamics and coherence of the spin in neutral and p-doped InAs/GaAs quantum dots (QDs) ensembles. The study is done thanks to pump-probe experiments, resonant with the fundamental transition. Firstly, the periodicity of the exciting laser is transferred to the precession of the hole spins in a transverse magnetic field, in the Modelocking frame. This techniques allows to overcome the strong inhomogeneities of the sample studied ( 105 QDs), and to observe a resynchronization of the spins at long delays. We can therefore estimate the coherence time of the hole spin to be 800 ns. Furthermore, similar experimental conditions allow us to observe dynamical nuclear polarization (DNP), and its important influence on the electron spin precession in a transverse field. The geometry of the DNP is characterized, and its long dynamic (500 ms) is measured. In a second part, the development of a heterodyne detection allows to improve greatly the sensitivity of the pump-probe setup, and hence to study small ensembles (300) of neutral QDs embedded in a cavity. We have characterized the fine structure of the electron-hole pair states in a longitudinal magnetic field, and demonstrated the manipulation of the phase of the quantum beats between these states by the magnetic field, when the excitation is done according to an axis that is not a symmetry axis of the system
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Fiandrino, Annie. "Nouveaux bosons vectoriels au delà du modèle standard : effets de polarisation en production hadronique." Aix-Marseille 1, 1993. http://www.theses.fr/1993AIX11024.
Анотація:
Une caracteristique commune a nombre de modeles qui vont au-dela du modele standard est la prediction de nouvelles particules. Nous nous sommes interesses aux nouveaux bosons vectoriels neutres ou charges qui apparaissent dans deux grandes classes de modeles: ceux qui font un pas vers une theorie de grande unification, par extension du groupe de jauge du modele standard; ceux, alternatifs au modele standard, qui sont issus de modeles composites. Nous nous sommes places dans l'hypothese ou un tel nouveau boson vecteur etait decouvert, aupres des futurs supercollisionneurs lhc et ssc, avec une masse de 1 tev. Nous avons alors etudie dans quelle mesure la polarisation longitudinale d'un des faisceaux de protons, qui donne acces a de nouvelles observables: les asymetries de spin, pouvait permettre d'identifier cette nouvelle particule, c'est-a-dire, de determiner son origine theorique
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Procureur, Sébastien. "Détermination de la polarisation des gluons dans le nucléon par la production de hadrons à grande impulsion transverse à COMPASS." Paris 11, 2006. http://www.theses.fr/2006PA112117.
Анотація:
L´objectif principal de l´expérience COMPASS au CERN est la détermination de la polarisation des gluons dans le nucléon, Delta G / G. On mesure pour cela l´asymétrie d´hélicité du processus de fusion photon gluon, dans la diffusion de muons polarisés sur une cible de deutérons polarisés. Ce processus peut être sélectionné par la production de hadrons à grande impulsion transverse (p_T), ce qui permet de disposer d´une grande statistique. En contrepartie, la présence d´un bruit de fond physique complique l´extraction de Delta G / G. Cette thèse présente différentes études menées afin d´optimiser la détermination de Delta G / G dans ce canal. Une étude sur l´alignement du spectromètre est notamment présentée, améliorant ainsi sa résolution. Les performances des 12 détecteurs de type Micromegas ont également été étudiées au cours du run 2004. Puis, les asymétries obtenues à partir de l´analyse des données 2002 à 2004 sont calculées, pour différentes variantes de la sélection à grand p_T: 1 ou 2 hadrons, petit ou grand Q^2. Une optimisation de la sélection a aussi été développée à l´aide d´un réseau de neurones. Une étude détaillée de la fausse asymétrie expérimentale est également réalisée. L´extraction de Delta G / G est ensuite décrite, à partir de simulations Monte Carlo (utilisant PYTHIA ou LEPTO). Pour la première fois, l´asymétrie des processus dits photons résolus est estimée. Une amélioration de la reconstruction de la fraction d´impulsion du nucléon portée par le gluon est également proposée, par la reconstruction de pseudo-jets. Enfin, les petites valeurs obtenues pour Delta G / G sont discutées, dans le cadre de la décomposition en spin du nucléonThe main goal of the COMPASS experiment at CERN is the determination of the gluon polarisation in the nucleon, Delta G / G. For this, the helicity asymmetry of the photon gluon fusion process is measured, in the scattering of polarized muons on a polarised deuteron target. This process can be tagged by the production of hadrons with high transverse momentum (p_T), that allows to get a large statistics. On the other hand, a physical background remains and complicates Delta G / G extraction. This PhD thesis presents different studies performed to optimize the determination of Delta G / G in this channel. In particular, a study of the spectrometer alignment is presented, leading to an improvement of its resolution. Performances of the 12 Micromegas detectors have also been studied during 2004 run. Then, the asymmetries obtained in the analysis of 2002 to 2004 data are calculated, for various high p_T selection: 1 or 2 hadrons, low or high Q^2. An optimization of the selection, based on a neural network, has also been developped. ,and a detailed study of the experimental false asymmetry has been performed. Delta G / G extraction is then described, based on Monte Carlo simulations (using PYTHIA or LEPTO). For the first time, the asymmetry of so called resolved photon processes is estimated. An improvement on the reconstruction of nucleon momentum fraction carried by the gluon is also proposed, by reconstructing pseudo-jets. Finally, small values obtained for Delta G / G are discussed, within the framework of the nucleon spin decomposition
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Gallo, Pascal. "Nanostructures III-V pour l'électronique de spin." Toulouse, INSA, 2006. http://eprint.insa-toulouse.fr/archive/00000156/.
Анотація:
Parmi toutes les méthodes de confinement des porteurs dans les trois directions de l’espace, la croissance auto organisée de boîtes quantiques semble être la meilleure. La méthode de fabrication de ces nanostructures est l’épitaxie par jets moléculaires ; elle permet l’obtention de cristaux d’une grande qualité, de manière cohérente avec leur environnement. Cette technique d’auto organisation dite de Stranski Krastanov génère cependant des nanostructures de tailles diverses ; le spectre de leur luminescence s’en retrouve élargi, altérant les performances des composants à base de boîtes quantiques. Une solution consiste à localiser leur croissance en structurant à l’échelle nanométrique le substrat : lorsqu’elles sont régulièrement espacées, leur taille et leur géométrie sont plus homogènes. La technique employée, la nanoimpression, présente l’avantage majeur de ne pas altérer la cristallinité du substrat. Ces travaux mettent en exergue le fait que la luminescence des boîtes quantiques après reprise d’épitaxie sur ces surfaces nanostructurées par nanoimpression est intense. Les boîtes quantiques sont ici appliquées à un domaine en plein essor : l’électronique de spin. Le principe est d’utiliser le spin de l’électron pour coder l’information. Trois problèmes majeurs doivent être surmontés pour ce faire : l’injection de porteurs polarisés en spin dans le semiconducteur, le transport de ces porteurs polarisés, et enfin la recombinaison radiative, le cas échéant, pour émettre des photons polarisés avec un bon rendement. Dans cette thèse, nous présentons un composant qui permet de qualifier l’ensemble de ces paramètres, la spinLED. Les temps caractéristiques de relaxation de spin dans le semiconducteur sont courts, de l’ordre de 100ps ; il a été nécessaire d’adapter la structure de la spinLED pour la rendre compatible aux caractérisations en hyperfréquence, jusqu’à 20GHzSelf-organised growth of quantum dots seems to be one of the best methods to obtain nanostructures able to confine carriers in the three directions of space. Growth is performed by molecular beam epitaxy; this technique provides high quality crystals, coherently with their environment. However, its major drawback is that it generates randomly sized structures, which is detrimental for device applications. A solution to this odd is to pattern the substrate in order to create regularly spaced nucleation sites for the quantum dots. The technique employed to do so is nanoimprint, which prevents from creating non radiative recombination centers in the substrate. This work shows state of the art results of luminescence from nanoimprinted regrown structures. Quantum dots are here applied to spintronics, which principle is to use the spin of the carriers as a support of quantum information. Three major obstacles have to be overcome in this field; first, polarized carriers have to be injected in the semiconductor; second, the polarized carriers have to be transported through the material; finally, the carriers may recombine, providing polarized photons. In this thesis, we design a device that allows characterizing all these parameters: the spinLED. Quantum dots allow a particularly good efficiency in the conversion of polarized carriers into polarized photons. As the spin relaxation times of the carriers are short, about 100ps, it was necessary to adapt the spinLED structure to make it compatible with hyperfrequency measurements
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Andrieux, Vincent. "Polarisation of quarks and gluons inside the nucleon." Thesis, Paris 11, 2014. http://www.theses.fr/2014PA112244/document.
Анотація:
Cette thèse présente un travail relatif à l'étude de la structure en spin longitudinal du nucléon. Le but est de déterminer la contribution des constituants du proton, quarks et gluons, à la formation de son spin 1/2. L'analyse s'appuie sur les données de l'expérience COMPASS qui bénéficie d'un faisceau de muons polarisés à 200 GeV diffusé sur les protons polarisés d'une cible d'ammoniac (NH₃) de 1,2 m de long. On mesure l'asymétrie de spin longitudinal des sections efficaces de diffusion profondément inélastique. On extrait la fonction de structure en spin du proton, g₁p, étendant la couverture cinématique mondiale à des régions inexplorées jusqu'à maintenant (0,0036 < x < 0,57; 1,03 < Q² (GeV/c)² < 96 et 23 < W² (GeV/c)² < 320). Les résultats, d'une grande précision statistique, sont inclus dans une analyse des données mondiales de g₁p, g₁d et g₁n (proton, deutéron et neutron) au 2ème ordre de QCD afin de paramétrer les distributions de quarks et de gluons polarisés. L'étendue de la couverture cinématique en x et Q² des données mondiales de g₁, un élément déterminant pour la sensibilité à la polarisation des gluons ΔG, s'avère trop limitée pour constituer une extraction précise de celle-Ci. Néanmoins, l'analyse QCD permet de déterminer la contribution du spin des quarks au spin du proton à 0.26<ΔΣ<0.33 à Q² = 3 (GeV/c)² dans le schéma MSbar. L'étude montre que l'incertitude principale sur ΔΣ est liée au choix des formes fonctionnelles utilisées dans la régression des données. Enfin, la règle de somme de Bjorken, qui constitue un test de QCD, est vérifiée avec une précision de 9% en utilisant les données de COMPASS uniquementThe work presented in this thesis is related to the study of the longitudinal spin structure of the nucleon. The aim is to determine the contribution to the spin 1/2 of the proton in terms of its constituents, quarks and gluons. The analysis is performed on the data taken with the COMPASS experiment, which benefits from a polarised muon beam at 200 GeV scattered off polarised protons from an ammonia target of 1.2 m long. The double longitudinal spin asymmetry of deep inelastic scattering cross-Section. The spin-Dependent structure function of the proton g₁p is derived from these measurements, which extend the kinematic world coverage to unexplored region so far (0,0036 < x< 0,57; 1,03 < Q² (GeV/c)² < 96 and 23 < W² (GeV/c)² < 320).The results obtained with a high statistical precision are included in a Next-To-Leading order QCD analysis of world g₁p, g₁d and g₁n (proton, deuteron and neutron) data to parametrise the polarised quark and gluon distributions. The g₁ world coverage of the x and Q² kinematic domain, which is a key point in the sensitivity to the gluon polarisation ΔG, turns out to be too limited for an accurate ΔG determination. Nevertheless, the QCD analysis allows to determine the quark spin contributions to the proton spin to 0.26<ΔΣ<0.33 at Q² = 3 (GeV/c)² in the MSbar scheme. The dominant uncertainty on ΔΣ is related to the choice of functional forms assumed in the fit. Finally, the Bjorken sum rule, which constitutes a fundamental test of QCD, is verified on the COMPASS data alone with a precision of 9%
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Fegan, Stuart. "Polarisation observables from strangeness photoproduction on a frozen spin target with CLAS at Jefferson Lab." Thesis, University of Glasgow, 2012. http://theses.gla.ac.uk/3158/.
Анотація:
This thesis presents the first, preliminary, measurements of the Σ and G polarisation observables from strangeness photoproduction on a frozen spin polarised target, for the reactions γp→K⁺Λ and γp→K⁺Σ⁰. The data were collected at the Thomas Jefferson National Accelerator Facility using the CLAS detector in Experimental Hall B in conjunction with the FROST longitudinally polarised frozen spin target and a linearly polarised photon beam in the energy range W = 1.66 to 2.32 GeV. The work forms part of a wider experimental program seeking to obtain experimental data on the excitation spectrum of the nucleon in order to better understand its structure via the measurement of polarisation observables, whose sensitivity to resonances makes them a desirable quantity to measure. By studying strangeness reactions, it may be possible to find "missing" baryon resonances, predicted by symmetric quark models but not observed in previous experiments, whose results are consistent with the di-quark model. It is thought these "missing" resonances remain undiscovered because they have different coupling strengths for different reaction channels, such as the strangeness reactions, whereas the current data is dominated by studies of πN reactions. Measurements of the photon asymmetry, Σ, have been made which agree with previous CLAS measurements, validating the use of the FROST polarised target for the measurement of other polarisation observables, such as the G beam-target double observable. The G observable was measured on the FROST target via two techniques; from beam asymmetry measurements for the two available states of target polarisation, and a novel double asymmetry method intended to combine all the available polarised data. Some inconsistencies between the G measurements for each state of target polarisation are observed, particularly at forward angles, and are much greater once dilution effects from the target material are accounted for. As well as these dilution effects, the double asymmetry technique is also limited by insufficient constraint of the associated parameters from the limited data available on the reactions studied. For K⁺Λ, the results are compared to the Kaon-MAID isobaric model calculations, both with and without the inclusion of the missing D₁₃ resonance. Both calculations are inconclusive when compared with the data, although at higher energies the calculation without the D₁₃ state better matches the trend of the results. For K⁺Σ, the model prediction, which does not include any missing states, shows agreement with the trend of the data for some of the energy bins. In light of this new data, refitting of the models should be undertaken, as the next step in the theoretical interpretation of these results. These measurements provide new information to the world dataset of polarisation observables, and with further analysis of the associated systematics of beam polarisation and dilution, the data will provide new insights into the process of strangeness photoproduction.
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Utfeld, Claudia. "Probing the electron momentum density : The Fermi surface and spin polarisation of electronically complex materials." Thesis, University of Bristol, 2010. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.520209.
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Breeze, Ben G. "Electron paramagnetic resonance studies of point defects in diamond : quantification, spin polarisation and preferential orientation." Thesis, University of Warwick, 2016. http://wrap.warwick.ac.uk/90151/.
Анотація:
This thesis reports research on point defects in synthetic single crystal diamond. The principal technique used for investigation is electron paramagnetic resonance, EPR. Nuclear magnetic resonance, NMR, and optical absorption spectroscopy have also been employed. Uniaxial stress has been used to investigate the properties and migration of defects under an applied perturbation. The use of field modulated rapid passage EPR, RP-ERP(FM), for quantitative measurements of neutral single substitutional nitrogen, N⁰_s, in diamond has been investigated. Optimisation of field sweep rate and experiment temperature have been shown to provide a factor of 5.6 improvent in signal to noise; a x25 speed up on previous conditions. The repeatability of RP-EPR(FM) has been investigated by repeated measurements of the same sample (containing N⁰_s). These results indicate a random error of ±2.5%; a 50% reduction compared with slow passage EPR, SP-EPR. Careful cavity characterisation has been utilised to enable reliable quantitative measurements of diamond samples that are large compared to an EPR cavity.
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Ysacco, Cedric. "Préparation et étude de nouveaux dinitroxydes comme agents de polarisation en polarisation dynamique nucléaire (PDN) en phase solide." Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2012. http://www.theses.fr/2012AIXM4819.
Анотація:
Préparation et étude de nouveaux dinitroxydes comme agents de polarisation en polarisation dynamique nucléaire (PDN) en phase solide. La principale limite de la RMN, en tant qu'outil de détection ou d'imagerie (IRM), est sa faible sensibilité qui résulte principalement de la faible différence d'énergie entre les états de spin nucléaire entre lesquels on observe la résonance. A l'équilibre thermique, la polarisation nucléaire PI (différence de population entre les états de spin) est très faible et le signal RMN, qui lui est proportionnel, sera peu intense. Le but de la Polarisation Dynamique Nucléaire (PDN) est d'augmenter l'intensité de signaux de RMN, en transférant vers des spins nucléaires de la polarisation de spin électronique PS, plus élevée que celle des spins nucléaires (PS/PI = 658 pour 1H). Depuis une quinzaine d'années, la PDN connaît un regain d'intérêt et un champ de développement exceptionnels. Cette renaissance de la PDN est surtout due aux importants travaux de fond du groupe de R. G. Griffin et ceux plus récents du groupe d'Ardenkjaer-Larsen. Ces travaux ont entre autre montré qu'avec des radicaux trityl ou des dinitroxydes, la PDN pouvait permettre d'atteindre de fortes augmentations du rapport signal sur bruit, en RMN en phases solide et liquide. Les propriétés de l'espèce paramagnétique à partir de laquelle se fait le transfert de polarisation spin électronique - spin nucléaire, jouent un rôle primordial dans l'efficacité de ce transfert. Au cours de notre travail, nous avons réalisé les synthèses de cinq nouveaux biradicaux de la famille des dinitroxidesPreparation and study of new dinitroxydes as polarizing agents in dynamic nuclear polarization (DNP) in solid state. Nowadays, nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy is one of the most important structure elucidation techniques in chemistry and biochemistry, NMR is also the underlying principle of magnetic resonance imaging (MRI). However, the use of NMR to investigate various materials or biological systems is still limited by its inherent low sensitivity. This arises from the relatively small size of the Zeeman interaction of the nuclear spins with an external magnetic field which leads to small Boltzmann polarizations (PI) and weak NMR signals. Dynamic Nuclear Polarization (DNP) is a prominent process to achieve a high non-equilibrium nuclear spin polarization by transferring to nuclear spins the higher electron spin polarization PS (PS/PI = 658 for 1H)) of unpaired electrons, belonging for example to stable free radicals. The past fifteen years has witnessed a renaissance in the use of DNP. This renewed interest is due to the outstanding work of the R. G. Griffin's group and the more recent work of the Ardenkjaer-Larsen's group. These authors have shown, among other, that with the use of trityl radicals or dinitroxides, PDN allowed to reach impressive signal enhancements for solid state and liquid NMR. The characteristics of the paramagnetic species used as polarizing agent play a pivotal role in the efficiency of a DNP process. In the course of our work we have performed the synthesis of five new dinitroxides, and through collaborations we tested their performance as polarizing agents for solid state PDN at 100 K, 9,4 T [263 GHz (RPE), 400 MHz (RMN)]
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Rodríguez-Arias, Inés. "Collective behaviours in interacting spin systems." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLS332/document.
Анотація:
La polarisation dynamique nucléaire (DNP pour son acronyme en anglais) est une des techniques les plus prometteuses d’amélioration de l’IRM. En pratique, on voudrait utiliser la résonance magnétique nucléaire (RMN) sur d’autres noyaux que ceux d’hydrogène, par exemple le carbone. Pour pouvoir détecter le carbone, sa polarisation de spin doit être augmentée. À l’équilibre thermodynamique — à basse température et forts champs magnétiques — les électrons sont bien plus polarisés que tout système de spin nucléaires, ce qui est dû à leur plus petite masse. La technique de DNP consiste à amener le système hors d’équilibre avec une irradiation par des microondes. Cette irradiation va induire le transfer de polarisation des spins électroniques vers les spins nucléaires. Pendant ma thèse, j’ai étudié, par des méthodes analytiques et numériques, la compétition entre les interactions dipolaires présentes entre les spins électroniques (qui peuvent se régler expérimentalement) et le désordre naturellement présent dans l’échantillon. Pour ce faire, j’ai proposé deux modèles : une chaîne de spins d’Heisenberg et un système de fermions libres dans le modèle d’Anderson. J’ai trouvé l’existence de deux régimes : Pour le régime de fortes interactions, l’état stationnaire a des traces d’un comportement thermodynamique, étant caractérisé par une température effective. Dans le régime de faibles interactions, il n’est pas possible de définir une température effective, et l'on peut le relier à une phase de many-body localization (ou localisation d'Anderson). Mes recherches portent sur l’étude des propriétés deux phases en relation avec la performance de la DNP et j’ai trouvé qu’elle est optimale à la transition entre les deux phases. Ce résultat intéressant a récemment été confirmé par des expériences menées à l’École Normale Supérieure de ParisDynamic nuclear polarization (DNP) is one of the most promising techniques towards a new generation of Magnetic Resonance Imaging (MRI). The idea is to use the Nuclear Magnetic Resonance (NMR) in other nuclei rather than the traditional hydrogen, such as carbon. For the carbon signal to be detected, one needs to enhance its spin polarization. In thermal equilibrium — at low temperature and high magnetic field — electron spins are far more polarized than any system of nuclear spins, which is due to their smaller mass. With the DNP technique we bring the system out-of-equilibrium irradiating it with microwaves. This triggers polarization transfer from the electron spins to the nuclear ones. During my Ph.D, I have studied both analytically and numerically the competition between the dipolar interactions among electron spins (which can be tuned experimentally) and the disorder naturally present in the sample. I proposed two models to study DNP: a Heisenberg spin-chain and a system free-fermions in the Anderson model. Two different regimes were found : For strongly interacting electron spins, the out-of-equilibrium steady state displays an effective thermodynamic behavior characterised by a very low spin temperature. In the weakly interacting regime, it is not possible to define a spin temperature, and it is associated to a many-body localized phase (or an Anderson-localized phase). My research was focused on the properties of the two phases with respect to the performance of DNP, and I found it to be optimal at the transition between the two. This is a very important result that has been verified by recent experiments carried in École Normale Supérieure de Paris
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Hilaire, Paul. "A cavity-based spin-photon interface." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2019. https://theses.md.univ-paris-diderot.fr/HILAIRE_Paul_va2.pdf.
Анотація:
La réalisation d’un réseau de communication quantique nécessite la réalisation d’interfaces efficaces entre des qubits stationnaires et messagers. Une approche prometteuse pour cela est le couplage déterministe du spin d’une charge confinée dans une boîte quantique avec une cavité micro-pilier. Nous nous intéressons plus particulièrement ici au développement de portes logiques photoniques, où l’état de polarisation d’un seul photon incident est manipulé par un seul spin.Dans ce contexte, on s’intéresse d’abord à la rotation de polarisation induite par un dispositif de boîte quantique couplée à un micro-pilier. Nous avons développé une technique de tomographie de polarisation,permettant d’analyser la matrice densité de polarisation (représentée dans la sphère de Poincaré) des photons réfléchis. On démontre une excellente efficacité d’injection des photons dans la cavité ainsi qu’une rotation de polarisation macroscopique induite par une seule boîte quantique neutre.Pour réaliser des portes logiques photoniques efficaces, l’état fondamental de la boîte quantique doit correspondre à une boîte quantique chargée, où la charge confinée doit avoir un degré de liberté de spin,manipulable optiquement. On démontre donc la réalisation déterministe d’interfaces spin-photon, qui peuvent notamment être utilisées comme des sources de photons uniques comparables à l’état de l’art.D’autre part, nous utilisons la rotation de polarisation macroscopique induite par un spin unique pour démontrer l’action en retour induite sur l’état de spin par un unique photon détecté. Ce phénomène démontre les fortes corrélations entre l’état de spin et la polarisation d’un photon que l’on est capable d’obtenir avec de telles interfaces.Ces résultats vont dans le sens de la réalisation d’une intrication entre un spin et un photon émis par une source extérieure, ouvrant la voie vers la réalisation de portes logiques entre photonsThe development of future quantum networks requires an efficient interface between stationary and flying qubits. A promising approach is a single spin of a charge confined in a quantum dot (QD) deterministically coupled to a micropillar cavity. Here we focus on the development of polarization-based photonic gates, whereby the polarization state of a single incoming photon is manipulated through its interaction with the spin state. In this framework, we first investigate the polarization rotation of coherent light interacting with QDcavity systems. We developed a polarization tomography technique allowing to analyze the polarization density matrix of the reflected photons in the Poincaré sphere. We show an excellent injection efficiency of photons into the cavity and a macroscopic rotation of polarization induced by a single neutral quantum dot. To realize efficient photonic gates, the quantum dot fundamental state should correspond to a charged quantum dot, where the confined charge has a spin degree of freedom that can be optically adressed. We thus demonstrate the deterministic assembly of such spin-photon interfaces, that can perform as state-ofthe-art single-photon sources. We then benefit from the macroscopic spin-dependent polarization rotation offered by such cavity-based spin-photon interfaces to demonstrate the macroscopic measurement back action induced on the spin by a single photon detection event. Such a phenomenon highlights the strong correlations between the spin state and the photon polarization. These results open the way toward the realization of entanglement between a spin and a photon emitted by an external source, which is a building block for the implementation of photon-photon gates
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Wang, Weimin. "Structure électronique et magnétique des oxydes de métaux de transition : le cas de Fe3O4." Phd thesis, Université de Cergy Pontoise, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00841671.
Анотація:
La magnétite (Fe3O4) est un candidat prometteur pour des applications dans des dispositifs en spintronique. Ce ferrimagnétique avec une température de Curie élevée a été théoriquement prévu pour être un demi-métal avec un canal conducteur pour les spins minoritaire et un semi-conducteur pour les spins majoritaires, résultant en 100% de polarisation en spin au niveau de Fermi. Cependant, jusqu'à présent, aucune preuve expérimentale claire sur ce sujet n'a été faite. Cette thèse présente des études en photoémission résolue en angle et en spin sur la structure électronique et magnétique de couches minces de Fe3O4 (001) épitaxiées sur MgO(001) . Un calcul de la structure de bande utilisant l'approximation du gradient généralisé (GGA + U) est proposé pour expliquer les résultats expérimentaux. Bien que l'intensité de photémission au niveau de Fermi soit très faible en raison du rôle joué par les polarons, une dispersion de la bande Fe 3d-t2g est observée. Le comportement global de cette bande est en bon accord avec le calcul de la structure état électronique représentant état fondamental. Pour simuler les spectres de photoémission, nous avons utilisé l'approximation de l'électron libre à l'état final, tout en ignorant les éléments de matrice de la transition électronique. Dans la simulation, les bandes calculées sont convoluées respectivement par la lorentzienne et la gaussien pour tenir compte de la durée de vie et des effets de couplage électron-phonon. En intégrant l'intensité spectrale sur un intervalle d'énergie de 100 MeV au niveau de Fermi, nous avons obtenu la première preuve expérimentale de la surface de Fermi. Détermination de la polarisation de spin des électrons est un test ultime des calculs de bandes et des spectres de photoémission modélisés. Dans nos expériences de photoémission résolue en spin, nous avons utilisé des photons de 4.65 et 6.20 eV. Le même échantillon comme pour la photoémission intégré en spin a été mesuré, nécessitant son transfert par l'air dans une autre chambre. L'échantillons n'a pas été soumis à un nettoyage avant les mesures résolues en spin ce a conduit à une réduction de la polarisation en spin à cause de la présence d'une couche polluée sur la surface. Néanmoins, une polarisation de spin de - 50% et -72 % a été mesurée au voisinage de EF respectivement pour les photons de 6.20 et de 4.65 eV. Nous en concluons que Fe3O4 peuvent être décrits par un modèle de bande et en particulier qu'il est demi-métallique. Nous avons également utilisé des impulsions femtoseconde laser dans une expérience pompe-sonde pour étudier la dynamique ultra-rapide à l'échelle atomique. Nos résultats montrent que la durée de vie des électrons excités dans Fe3O4 est beaucoup plus longue que dans un métal "ordinaire". L'analyse de la polarisation en spin des électrons excités montre que la désaimantation ne se produit pas dans le domaine de la femtoseconde, ce qui est compatible avec des propriétés demi-métalliques de la magnétite .
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Panebianco, Stefano. "Mesure de la polarisation des gluons par l'asymétrie de spin dans la production de mésons charmés." Paris 11, 2005. http://www.theses.fr/2005PA112136.
Анотація:
L'experience compass vise principalement a mesurer la polarisation des gluons par l'asymetrie de spin dans la diffusion d'un faisceau de muons polarises sur une cible de nucleons polarises. Le processus sensible a la distribution des gluons est la fusion photon-gluon, laquelle peut etre identifiee par la production de mesons charmes. Ce processus reste toutefois rare et difficile a identifier dans un bruit de fond important. La determination de l'efficacite et de la resolution spatiale des trois stations de chambres a derive du spectrometre permet de s'assurer des bonnes performances de la reconstruction des trajectoires des particules. L'identification des hadrons, essentielle dans la reconstruction de la decroissance des mesons charmes, est assuree par un detecteur rich. En vue d'ameliorer les performances de ce dernier, une methode de traitement probabiliste du signal et du bruit a ete developpee, de meme qu'un projet de remplacement de l'electronique de lecture. La deuxieme partie des travaux est consacree a la mesure de l'asymetrie d'helicite pour l'extraction de la polarisation des gluons. Cela necessite le developpement de criteres de selection pour minimiser le rapport bruit sur signal, et de techniques de ponderation des evenements permettant de reduire l'erreur statistique. Cette these presente un resultat preliminaire, base sur la statistique accumulee par compass entre 2002 et 2004. Ceci met en evidence une polarisation des gluons compatible avec zero, la barre d'erreur statistique restant neamoins encore assez importante. Le resultat, quoiqu'en accord avec les mesures existantes, demeure encore insuffisant pour trancher entre les differents modeles theoriquesThe main aim of the compass experiment is the measurement of the gluon polarization in the nucleon, which can be accessed by the spin asymetry in the scattering of a polarized muon beam on a polarized nucleon target. The process sensitive to the gluon distribution is the photon-gluon fusion, which can be tagged by looking at the production of charmed mesons, however it is a rare process, dominated by a large background. The measurement of the efficiency and the space resolution of the three drift chamber stations of the spectrometer is a necessary step in understanding the performances of the reconstruction of particle trajectories. The hadron identification, which is fundamental in the reconstruction of charmed meson decay, is performed by a rich. A statistical treatement of signal and bakground, together with an upgrade project to replace the present front end electronics, have been developped in order to increase the identification performances. The second part of this work concerns the spin asymmetry measurement, which requires the application of selection criteria in order to minimize the noise over signal ratio, and the development of event-weighting methods to reduce the statistical error. Although the error bars are still large, this work presents a preliminary result, based on 2002-2004 statistics, leading to a gluon polarization compatible with zero. The comparison with nlo-qcd fits and with other direct measurements shows that this result is compatible with the existing measurements but, given the present accuracy, it does not allow to distinguish between different models
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Ndilimabaka, Hervé Maurice. "Etude de l'oxyde magnétique semi-conducteur Fe2-xTixO3±δ : du contrôle de l'interaction d'échange à la polarisation de spin". Versailles-St Quentin en Yvelines, 2008. http://www.theses.fr/2008VERS0022.
Анотація:
Cette thèse porte sur l'étude des propriétés physiques, en films minces, de la solution solide Fe2-xTixO3-d (x=0. 5, 0. 7 et 1; 0double échange avec axe facile hors du plan, et avec elle de la magnétorésistanceThis thesis is based upon the study of physical properties, in thin films (70 double-exchange type transition with an easy axis being out of plan and magnetoresistance phenomenon are observed around T~110K
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Bensafa, Imad Khaled. "Mesure de l'asymétrie de spin de faisceau en diffusion Compton virtuelle polarisée sur le proton." Clermont-Ferrand 2, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/08/34/67/PDF/bensafa.pdf.
Анотація:
La première partie présente l'analyse et le résultat de l'expérience VCS-SSA à MAMI (Mayence). Celle-ci a été réalisée avec un faisceau d'energie 883 MeV et de polarisation longitudinale (~80%), à un quadri-moment de transfert (Q2=0. 35 GeV2) pour mesurer l'asymétrie de spin de faisceau dans les réactions ep-epgamma-eppi°. L'asymétrie obtenue en électroproduction de photon (resp. Pion) varie entre 0-15% (resp. 0-2%). Les modèles DR (Relations de Dispersion) pour la diffusion Compton virtuelle et MAID (pi°) prédisent l'amplitude globale de l'asymétrie mais pas complètement. Ce désaccord s'explique peut-être par une paramétrisation imparfaite de certains multipôles de production de pion ( gamma(*)N-piN). La deuxième partie est dédié à l'étude du spectre d'énergie du nucléon dans les états fondamentals L=0 et excité L=1 dans le modèle de quarks, en utilisant le potentiel Coulombien + linéaire (CL) et une correction relativiste. Une correction hyperfine est appliqué pour séparer les masses des nucléons. Les masses trouvées pour le proton et le delta (1232) sont respectivement égales à (968 MeV, 1168 MeV), et les masses des états excités (L = 1) varient entre 1564-1607 MeV. Et le modèle CL est appliqué à un calcul approché des polarisations généralisées du proton
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Siarry, Bruno. "Manipulation du spin et de la cohérence dans des boîtes quantiques d'InAs/GaAs par expériences pompe-sonde résonantes." Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066579.
Анотація:
Ce travail de thèse étudie la dynamique et la cohérence du spin dans des ensembles de boîtes quantiques (BQ) neutres et dopées en trous d'InAs/GaAs. Les études sont menées grâce à des expériences pompe-sonde résonnantes avec la transition fondamentale. Dans un premier temps, la périodicité de l'excitation laser est transférée à la précession des spins de trous en champ magnétique transverse, dans le cadre du blocage de phase (Modelocking). Cette technique permet de passer outre les fortes inhomogénéités de l'échantillon étudié ( 105 BQ), et d'observer une resynchronisation des spins à des délais longs. On peut ainsi estimer le temps de cohérence de spin du trou, à 800 ns. De plus, des conditions expérimentales proches nous ont permis d'observer une polarisation nucléaire dynamique (PND), et ses effets importants sur la précession électronique en champ transverse. La géométrie de la PND a été caractérisée, et on a également mesuré la dynamique longue de son établissement (500 ms). Dans une deuxième partie, le développement d'une détection hétérodyne a permis d'augmenter fortement la sensibilité du dispositif pompe-sonde, et ainsi d'étudier des ensembles restreints (300) de BQ neutres dans une cavité. Nous avons caractérisé la structure fine des états de paire électron-trou en présence d'un champ magnétique longitudinal et mis en évidence la manipulation de la phase des battements quantiques de ces états par le champ magnétique lors d'une excitation linéairement polarisée selon un axe sui n'est pas axe de symétrie des BQThis work is a study of the dynamics and coherence of the spin in neutral and p-doped InAs/GaAs quantum dots (QDs) ensembles. The study is done thanks to pump-probe experiments, resonant with the fundamental transition. Firstly, the periodicity of the exciting laser is transferred to the precession of the hole spins in a transverse magnetic field, in the Modelocking frame. This techniques allows to overcome the strong inhomogeneities of the sample studied ( 105 QDs), and to observe a resynchronization of the spins at long delays. We can therefore estimate the coherence time of the hole spin to be 800 ns. Furthermore, similar experimental conditions allow us to observe dynamical nuclear polarization (DNP), and its important influence on the electron spin precession in a transverse field. The geometry of the DNP is characterized, and its long dynamic (500 ms) is measured. In a second part, the development of a heterodyne detection allows to improve greatly the sensitivity of the pump-probe setup, and hence to study small ensembles (300) of neutral QDs embedded in a cavity. We have characterized the fine structure of the electron-hole pair states in a longitudinal magnetic field, and demonstrated the manipulation of the phase of the quantum beats between these states by the magnetic field, when the excitation is done according to an axis that is not a symmetry axis of the system
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Leymarie, Edouard. "Méthodes de variation de contraste par polarisation nucléaire en diffusion de neutrons aux petits angles : Observation de domaines de polarisation nucléaire par diffusion de neutrons." Phd thesis, Paris 11, 2002. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00002103v2.
Анотація:
Dans cette thèse nous étudions les aspects théoriques et expérimentaux de la méthode de Variation de Contraste par Polarisation Nucléaire (VCPN) appliquée à la diffusion de neutrons aux petits angles. Nous exposons les bases théoriques de la diffusion de neutrons en mettant en évidence le fondement de la méthode VCPN : la forte dépendance en spin, en particulier pour les protons, de l'interaction noyau-neutron. Nous présentons également les principes de la RMN en nous attardant sur les méthodes de polarisation dynamique par effet solide, qui permettent de contrôler la polarisation des protons des échantillons, et par là même de maîtriser la variation de contraste. Nous présentons une étude essentiellement théorique de la méthode VCPN dite " en statique " qui suppose que la polarisation nucléaire est homogène dans l'échantillon et constante au cours de l'expérience. Nous montrons qu'elle permet, en réalisant plusieurs acquisitions à différentes polarisations, d'obtenir les fonctions de structure de système à composants multiples, et cela, sans avoir à recourir à plusieurs échantillons. Pour cela, nous avons testé un dispositif simple de stabilisation de la polarisation nucléaire. Nous exposons également une nouvelle application de la méthode VCPN dite " en dynamique ". Nous avons montré l'existence, dans des mélanges glycérol-eau deutériés dopés par des centres paramagnétiques, de domaines de polarisation nucléaire pendant les premières secondes de la polarisation dynamique par effet solide. Ceci renforce considérablement la diffusion cohérente des centres paramagnétiques. Nous abordons les raisons théoriques expliquant l'apparition de ces domaines de polarisation, ainsi que les différentes techniques permettant de les observer par diffusion de neutronsIn this thesis we study the theoretical and experimental aspects of Contrast Variation by Nuclear Polarization (CVNP) applied to small-angle neutron scattering. The basics of neutron scattering theory is developed by highlighting the origin of the CVNP method : the strong spin dependence of thermal neutron scattering, especially on protons. We also present the principles of NMR with a special attention on the method of dynamic nuclear polarization by the solid effect which makes it possible to control the proton polarization and therefore the contrast for neutron scattering. We present a theoretical study of the CVNP method called static which supposes that the nuclear polarization is homogeneous in the sample and constant during the experiment. We show that it allows one to obtain partial structure functions of systems with multiple components, by carrying out several acquisitions with different polarizations on a single sample. For this purpose, we tested a simple device to stabilize the nuclear polarization. We describe finally a new application of the CVNP method called dynamic. In a solution of deuterated glycerol-water containing a small concentration of paramagnetic centres, we showed the existence of domains of polarized protons at the onset of dynamic polarization. This reinforces considerably the coherent scattering of paramagnetic centres. We describe the theoretical reasons explaining the appearance of these domains of polarization, as well as the various techniques used to observe them by neutron scattering
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Marco-Rius, Irene. "Preserving hyperpolarised nuclear spin order to study cancer metabolism." Thesis, University of Cambridge, 2014. https://www.repository.cam.ac.uk/handle/1810/245345.
Анотація:
Monitoring the early responses of tumours to treatment is a crucial element in guiding therapy and increasing patient survival. To achieve this, we are using magnetic resonance imaging (MRI), which can provide detailed physiological information with relatively high temporal and spatial resolution. In combination with the dynamic nuclear polarisation (DNP) technique, high signal-to-noise is obtained, resulting in a powerful tool for in vivo 13C metabolic imaging. However, detection of hyperpolarised substrates is limited to a few seconds due to the exponential decay of the polarisation with the longitudinal relaxation time constant T1. This work aimed to improve the combination of hyperpolarisation and metabolic NMR/ MRI by extending the observation timescale of the technique. Working with quantum mechanical properties of the detected substrates, long lifetimes might be accessible by using the nuclear singlet configuration of two coupled nuclei. The singlet state is immune to intramolecular dipole-dipole relaxation processes, which is one of the main sources of signal decay in MRI. In favourable situations, the singlet relaxation time constant can be much longer than T1, so transfer of the polarisation into the singlet state may allow one to extend the usable time period of the nuclear hyperpolarisation. Here we studied the relaxation of hyperpolarised metabolites, including those found in the TCA cycle, and examined the possibility of extending their observation timescale by storing the polarisation in the long-lived singlet state. The polarisation remains in this state until it is eventually required for imaging. We also investigate how one may track polarised metabolites after injection into a subject due to the transfer of polarisation to the solvent by Overhauser cross-relaxation, so that the 13C polarisation remains untouched until imaging is required. In this way we should be able to interrogate slower metabolic processes than have been examined hitherto using hyperpolarised 13C MRS, and better understand metabolic changes induced in tumours by treatment.
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Honda, S., H. Itoh, J. Inoue, H. Kurebayashi, T. Trypiniotis, C. H. W. Barnes, A. Hirohata, and J. A. C. Bland. "Spin polarization control through resonant states in an Fe/GaAs Schottky barrier." American Physical Society, 2008. http://hdl.handle.net/2237/11246.
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McAndrew, Michael Gabriel. "A measurement of the quark polarisation of the nucleon." Thesis, University of Liverpool, 1999. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.366732.
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Hamié, Ali. "Hétérostructures à base de l'oxyde ferrimagnétique rendu semiconducteur Fe2-xTixO3-δ : vers des effets de polarisation en spin". Versailles-St Quentin en Yvelines, 2011. http://www.theses.fr/2011VERS0028.
Анотація:
Ce travail de thèse s’inscrit dans les recherches autour de la spintronique à base de films minces de Fe1. 5Ti0. 5O3-d et de Fe3O4 déposés sur un substrat SrTiO3(100) (STO(100)), compatible avec la technologie silicium. La solution solide Ilménite-Hématite (Fe2-xTixO3-δ, FTO pour x=0. 5) est prédite demi-métallique, i. E. Totalement polarisée en spin. Le système FTO est naturellement de structure rhomboèdrique (R-3) ou (R-3c) pour les structures avec un ordre (ou désordre) atomique des Ti selon l’axe c. Jusqu’à présent les films minces ont été déposés sur substrat isostructural Al2O3(0001) et ont montré la forte influence de la pression d’oxygène (étude précédente réalisée au GEMaC - Groupe d’Etudes de la Matière Condensée sur les propriétés semi-conductrices et magnétiques du matériau. La magnétite (Fe3O4), également prédite demi-métallique, très étudiée, présentent des mesures de polarisation de spin contradictoires. Ces deux oxydes ont une température de Curie très supérieure à 300K qui rendent ces deux oxydes de fer promoteurs pour les applications en spintronique à la température ambiante. Aucun (et peu respectivement) de travaux n’existaient au début de cette thèse sur la croissance de FTO/STO(001) (Fe3O4/STO(001) respectivement). Nous avons mené l’élaboration par PLD des couches simples puis des hétérostructures et leur l’études par des techniques avancées de diffraction et d’analyse cristallographique (XRD et RHEED), de microscopie en champ proche (AFM, MFM) et microscopie électronique en transmission (TEM), magnétiques (SQUID et VSM), ainsi que des mesures des propriétés optiques par Spectrophotométrie (UV, Visible, IR) et de transport électrique. Les couches minces de FTO/STO(001) conservent leur symétrie rhomboédrique sans que ls substrat induise un changement structural. Un ordre atomique R(-3) des cations de titane suivant l’axe (c) est obtenu pour une pression d’oxygène PO2=2. 6×10-7 Torr. Le comportement ferrimagnétique de cet échantillon est à l’état de l’art pour cette composition x=0. 5 avec une valeur d’aimantation de 1. 57 B/formule chimique et une température de Curie de 415K. Les propriétés magnétiques des couches minces sont déterminées par l’ordre atomique de Ti selon c. Les études des couches minces simples de Fe3O épitaxiées « cube sur cube » sur STO(001) montrent que des couches présentent une haute qualité cristalline avec une forte densité des domaines d’antiphase (APD pour Antiphase Domains) déterminée par TEM. Les propriétés magnétiques très proches des propriétés de la magnétite en à l’état massif. La maitrise de la croissance de chaque couche à part nous a permis d’élaborer et d’étudier les bicouches épitaxiées Fe3O4/FTO/STO(100). La faible épaisseur de la couche FTO R(-3)c explique le retournement simultané de deux couches et l’absence de polarisation (« exchange bias ») lié au couplage interfacial entre les deux couches magnétiques. Les propriétés magnétiques de la bicouche sont semblables à celle de la couche simple de Fe3O4This work is a contribution to research about spintronics on artificial heterostructures based on Fe1. 5Ti0. 5O3-d and Fe3O4 on a compatible Si-Technology SrTiO3(001) substrate. The solid solution Ilmenite-Hematite (Fe2-xTixO3-δ, FTO for x=1. 5) is predicted to be a half-metal by certain ab-initio calculations. The FTO system has a rhomboedric structure with R(-3) (order) or R(-3)c (disorder) symmetry, depending on the atomic order of titanium along the c-direction. Until now, FTO thin films have been deposited on the isostructural Al2O3(0001) substrate. The previous study on FTO/ Al2O3(0001), done at GEMaC (Groupe d’Etudes de la Matière Condensée) have shown a strong influence of the oxygen pressure during the growth process on semi-conducting and magnetic properties. The magnetite (Fe3O4), well studied, is also predicted to have half-metallic behavior, leading for a full spin polarization (100%). With Curie temperatures much higher than 300K, these two iron oxides are very promising materials for spintronics room temperature applications. No work has been reported yet for the growth of FTO/STO thin film and seldom works on the growth of Fe3O4/STO. We perform epitaxy on STO(001) substrate of simple FTO and Fe3O4 thin films and heterostructures by Pulsed Laser Deposition (PLD) and studies them with advanced techniques such as XRD, RHEED and AFM and High-Resolution Transmission Electron Microscopy and EELS, and as SQUID and VSM magnetometries, (UV-visible-IR) spectrophotometer for the optical properties, and also transport measurements. FTO/STO(001) thin films remain with rhombohedral structure without induced distortion from the compressive strain of the substrate on the films. An atomic order of the Ti along the (c) axis has been found for the sample prepared under oxygen pressure PO2=2. 6×10-7 Torr and substrate temperature TS=730°C. A ferromagnetic behavior with a “state of the art” magnetization (1. 57 B/formula) for this composition x=0. 5 is found for this ordered sample. The magnetic properties of the thin films depend mostly on the order/disorder symmetry. An epitaxial "cube on cube" of single phase Fe3O4 is been obtained on STO(100). The films showed a high crystalline quality with magnetic properties close to the ones of the bulk. A high density of the anti-phase boundaries is found on these thin films by TEM. The control of the growth of the thin films of FTO and Fe3O4 separately deposited on STO(001) allowed us to elaborate a bilayer Fe3O4/FTO/STO(001). No “exchange bias” is found. The small thickness value of the FTO film and the low coercive field of R(-3)c FTO induce a simultaneous magnetic switching of the Fe3O4/FTO bilayer. The magnetic properties are similar to Fe3O4/STO(001) single film
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Ysacco, Cedric. "Préparation et étude de nouveaux dinitroxydes comme agents de polarisation en polarisation dynamique nucléaire (PDN) en phase solide." Thesis, Aix-Marseille, 2012. http://www.theses.fr/2012AIXM4819.
Анотація:
Préparation et étude de nouveaux dinitroxydes comme agents de polarisation en polarisation dynamique nucléaire (PDN) en phase solide. La principale limite de la RMN, en tant qu'outil de détection ou d'imagerie (IRM), est sa faible sensibilité qui résulte principalement de la faible différence d'énergie entre les états de spin nucléaire entre lesquels on observe la résonance. A l'équilibre thermique, la polarisation nucléaire PI (différence de population entre les états de spin) est très faible et le signal RMN, qui lui est proportionnel, sera peu intense. Le but de la Polarisation Dynamique Nucléaire (PDN) est d'augmenter l'intensité de signaux de RMN, en transférant vers des spins nucléaires de la polarisation de spin électronique PS, plus élevée que celle des spins nucléaires (PS/PI = 658 pour 1H). Depuis une quinzaine d'années, la PDN connaît un regain d'intérêt et un champ de développement exceptionnels. Cette renaissance de la PDN est surtout due aux importants travaux de fond du groupe de R. G. Griffin et ceux plus récents du groupe d'Ardenkjaer-Larsen. Ces travaux ont entre autre montré qu'avec des radicaux trityl ou des dinitroxydes, la PDN pouvait permettre d'atteindre de fortes augmentations du rapport signal sur bruit, en RMN en phases solide et liquide. Les propriétés de l'espèce paramagnétique à partir de laquelle se fait le transfert de polarisation spin électronique - spin nucléaire, jouent un rôle primordial dans l'efficacité de ce transfert. Au cours de notre travail, nous avons réalisé les synthèses de cinq nouveaux biradicaux de la famille des dinitroxidesPreparation and study of new dinitroxydes as polarizing agents in dynamic nuclear polarization (DNP) in solid state. Nowadays, nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy is one of the most important structure elucidation techniques in chemistry and biochemistry, NMR is also the underlying principle of magnetic resonance imaging (MRI). However, the use of NMR to investigate various materials or biological systems is still limited by its inherent low sensitivity. This arises from the relatively small size of the Zeeman interaction of the nuclear spins with an external magnetic field which leads to small Boltzmann polarizations (PI) and weak NMR signals. Dynamic Nuclear Polarization (DNP) is a prominent process to achieve a high non-equilibrium nuclear spin polarization by transferring to nuclear spins the higher electron spin polarization PS (PS/PI = 658 for 1H)) of unpaired electrons, belonging for example to stable free radicals. The past fifteen years has witnessed a renaissance in the use of DNP. This renewed interest is due to the outstanding work of the R. G. Griffin's group and the more recent work of the Ardenkjaer-Larsen's group. These authors have shown, among other, that with the use of trityl radicals or dinitroxides, PDN allowed to reach impressive signal enhancements for solid state and liquid NMR. The characteristics of the paramagnetic species used as polarizing agent play a pivotal role in the efficiency of a DNP process. In the course of our work we have performed the synthesis of five new dinitroxides, and through collaborations we tested their performance as polarizing agents for solid state PDN at 100 K, 9,4 T [263 GHz (RPE), 400 MHz (RMN)]
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Renucci, Pierre. "Dynamique des polaritons de microcavité : cohérences optiques, cohérences de spin." Toulouse, INSA, 2001. http://www.theses.fr/2001ISAT0020.
Анотація:
Ce mémoire est une contribution à l'étude, par spectroscopie optique ultra-rapide, des phénomènes de cohérence optique et de spin relatifs aux états de polaritons de microcavité. Nous réalisons le contrôle cohérent temporel du spin et de la population polaritonique et nous montrons que l'efficacité des processus de diffusion susceptibles de détruire la cohérence optique est affaiblie lorsque la particule présente un caractère photon marqué. A faible densité, l'analyse des cohérences de spin fait apparaître un blocage de la relaxation du spin et de l'alignement du polariton à désaccord négatif. A plus forte densité, un mécanisme d'émission fortement non-linéaire est observé en régime de couplage fort. Cet effet est interprété en terme de luminescence paramétrique stimulée, processus cohérent qui repose sur une approche bosonique des polaritons en interaction via l'échange. Sous champ magnétique transverse, des battements quantiques de spin sont observés. Sous excitation résonante, une corrélation de spin électron-trou au sein de la composante exciton du polariton est mise en évidence. Enfin, nous montrons que la valeur du module du facteur de Landé effectif transverse de l'électron au sein du polariton est d'autant plus forte que la quasi-particule présente un caractère exciton marquéThis thesis is a contribution to the study, via ultrafast time-resolved optical spectroscopy, of optical and spin coherence phenomena involving polaritons in semiconductor microcavities. Coherent control of spin and population of polaritons is performed and we show that the scattering processes responsible for the loss of optical coherence are less efficient when the quasi-particule exhibits a strong photonic character. At low density, the analysis of spin coherences evidences a quenching of spin and alignment relaxation processes for negative detuning. At higher density, a strong non-linear mechanism is observed in the strong coupling regime. This effect is interpreted as stimulated parametric scattering, a coherent process which relies on a bosonic approach of interacting polaritons. Under transverse magnetic field, spin quantum beats are observed. Under resonant excitation, an electron-hole spin correlation is evidenced. To finish with, we show that the absolute value of the effective transverse electron Landé factor increases with the excitonic character of the quasi-particule
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Chen, Liming. "Mesure de la corrélation de spin ttbar et de la polarisation du W dans les événements ttbar di-leptonique avec ATLAS." Thesis, Aix-Marseille, 2013. http://www.theses.fr/2013AIXM4132.
Анотація:
Le modèle standard (SM) est une théorie auto cohérente expliquant les particules élémentaires et leurs interactions. Le grand collisionneur de hadron ou Large Hadron Collider (LHC) a été construit au CERN pour mesurer avec précision les paramètres du SM et en chercher la dernière particule, le boson de Higgs. Le détecteur polyvalent ATLAS, mis en place auprès d’un de ses points d’interaction, couvre la quasi-totalité de l’angle solide et peut détecter les particules issues de collisions proton-proton (pp). Un très grand nombre d’événements ttbar y sont produits et permettent des mesures précises des propriétés du quark top. Les événements contenant exactement deux leptons isolés de charges opposées, au moins deux jets de haute impulsion transverse et une grande énergie manquante, sont considérés comme événements signal ttbar di-leptonique. Pour supprimer le fond, au moins un jet doit être étiqueté de type b. Ce canal a un rapport de branchement plus faible que d’autres canaux mais ses caractéristiques permettent de rejeter significativement le fond QCD et WJet.Cette thèse présente la mesure différentielle de la corrélation de spin ttbar et de l’hélicité du boson W avec les 4.6 fb-1 de données de collisions pp à 7TeV enregistrées en 2011. Les deux mesures appliquent une méthode bayésienne de dé-convolution pour extraire la «vraie» distribution de parton de celle «observée». La régularisation est étudiée dans les différentes analyses. Le spectre différentiel de corrélation de spin combiné de saveur dé-convolué est en accord avec les prédictions NLO SM. Les fractions F0, FL et FR, d’helicité combinée de saveur, du boson W sont également compatibles avec les valeurs NLO SMThe Standard Model (SM) is a self-consistent theory that explains the elementary particles and interactions. To further confirm the SM theory, the Large Hadron Collider (LHC) was built at CERN to accurately validate the SM and search for the last SM particle, the Higgs boson. The multipurpose ATLAS detector is set up at one of the LHC interaction point. Nearly covering the whole solid angle, it detects particles over a wide range of energies with well-designed sub-detectors to record proton-proton (pp) collision up to a 14TeV center-of-mass energy and a luminosity of 1034 cm-2 s-1. A large number of ttbar events are produced and can be used for precise top quark property studies. Events that decay in exactly two opposite sign isolated leptons, at least two high transverse momentum jets and large missing energy are considered as di-leptonic t tbar signal events. To suppress the background, at least one of jets must be b-tagged. This channel has a lesser branching ratio with respect to other channels but its features allow to reject the QCD and W+jet backgrounds significantly.This thesis presents the differential measurement of ttbar spin correlation and W boson polarization using the 4.6 fb-1 7TeV pp collision data recorded in 2011. Both of the measurements apply Bayesian unfolding algorithm to extract the parton "true" spectrum from the "observed" one. The regularization is well studied in the different analyses. The combined unfolded spectrum of ttbar spin correlation agrees with the SM NLO prediction at differential level. The extracted W boson helicity combined results of F0, FL and FR fractions are also consistent with SM NLO values
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Hélaine, Victor. "Mesure du moment dipolaire électrique du neutron : analyse simultanée de spin et analyse préliminaire de données." Caen, 2014. http://www.theses.fr/2014CAEN2059.
Анотація:
Dans le cadre de la mesure du moment dipolaire électrique du neutron (nEDM) au Paul Scherrer Institut (Suisse), cette thèse traite du développement d'un nouveau système d'analyse de spin. L'objectif est ici de détecter simultanément les deux composantes de spin de neutrons ultra froids dans le but de diminuer l'erreur statistique sur l'EDM du neutron. Un tel système a été conçu à l'aide de simulations GEANT4-UCN puis testé en tant que partie intégrante de l'appareillage nEDM. En parallèle de ce travail, les données nEDM de 2013 ont été analysées. Finalement, des méthodes de détermination d'observables magnétiques de premier intérêt pour le contrôle des erreurs systématiques sur l'EDM du neutron ont \'et\'e testées et de possibles améliorations sont proposéesIn the framework of the neutron Electric Dipole Moment (nEDM) experiment at the Paul Scherrer Institut (Switzerland), this thesis deals with the development of a new system of spin analysis. The goal here is to simultaneously detect the two spin components of ultra cold neutrons in order to increase the number of detected neutrons and therefore lower the nEDM statistical error. Such a system has been designed using GEANT4-UCN simulations, built at LPC Caen and then tested as part of the experiment. In parallel to this work, the 2013 nEDM data taken at PSI have been analysed. Finally, methods to recover magnetic observables of first interest to control nEDM systematic errors have been studied and possible improvements are proposed
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Matozzo, Paola. "Helicene-porphyrin conjugates : exciton coupling and chiral-Induced spin selectivity." Electronic Thesis or Diss., Université de Rennes (2023-....), 2023. http://www.theses.fr/2023URENS108.
Анотація:
De nouveaux dérivés hélicéniques ont été synthétisés dans le but d'investiguer leur réponse photophysique et chiroptique ainsi que leur capacité à filtrer le spin à travers différentes techniques. La première partie de cette thèse offre une introduction de la chiralité et des hélicènes par les méthodes de synthèse et leur comportement chiroptique. Une attention particulière est accordée à la définition de couplage excitonique et à l'effet CISS. Des techniques de mesure et des exemples illustratifs de la littérature sont présentés. Le deuxième chapitre illustre la synthèse et la caractérisation des premiers derivés hélicène-porphyrine, en mettant l'accent sur le rôle de l'hélicène dans le couplage excitonique. Tout d'abord, nous avons illustré deux nouvelles familles de dérivés hélicène-porphyrine, H6Pr1-3 et PrZnPhH6, préparés à partir d'un noyau hélicène commun et d'unités de porphyrine. Les premiers systèmes H6Pr1-3 ont été entièrement caractérisés, et leurs propriétés photophysiques et chiroptiques ont été étudiées expérimentalement et par calculs théoriques (grâce à nos collaborateurs de l'Université de Buffalo), confirmant la présence et la contribution des hélicènes dans le couplage excitonique, grâce à la très forte réponse CD bisignée dans la bande Soret ainsi qu'aux bandes Q légèrement actives en ECD. De manière intéressante, ces systèmes ont également révélé une activité CPL, ce qui est encore très rare dans les porphyrines chirales. Ce travail a été publié dans Chemical Communications. Le deuxième type de système hélicène-porphyrine a présenté une chiralité excitonique similaire, mais avec une activité chiroptique globalement moins intense (à la fois en ECD et en CPL). Le phénomène du couplage excitonique est ensuite approfondi dans le troisième chapitre au travers de la description de différents systèmes hélicène-porphyrine. Une amélioration notable a été obtenue avec la famille de molécules MPrH6 : le 2,5-bis-éthynylcarbo[6]hélicène est directement lié aux porphyrines, évitant ainsi le linker et réduisant la distance entre les chromophores. Par conséquent, l'étude des propriétés a été étendue à l'influence du métal, et plusieurs dérivés ont été préparés. Grâce aux résultats prometteurs, ils ont été sélectionnés comme candidats préliminaires pour des mesures CISS par mc-AFM, en collaboration avec le groupe de Naaman à l'Institut Weizmann de Science, et une polarisation de spin aussi élevée que 50 % a été obtenue pour le complexe de zinc. Le dernier système, MPrOMeH6, qui comprend une liaison C-C simple entre l'unité chirale et le chromophore, a été conçu pour optimiser la distance entre les centres métalliques dans la porphyrine et exploiter les interactions métal-métal, en particulier dans les centres magnétiquement actifs comme le dérivé V(IV)O. Dans le dernier chapitre, nous explorons une deuxième technique pour évaluer la capacité de filtrage du spin dans les hélicènes décorés par des unités redox et greffés sur différentes surfaces. Grâce à la combinaison de la carbohélicène avec des chromophores et différentes fonctions de greffage, nous sommes en mesure d'obtenir des matériaux prometteurs qui présentent des propriétés chiroptiques intéressantes et une capacité de filtrage de spinDuring this thesis work, new helical molecular structures were prepared, their chiroptical responses, in particular the Exciton Coupling phenomenon, were studied and an intriguing property recently discovered, the Chiral-Induced Spin Selectivity, was investigated through different techniques. First, we illustrated two novel families of helicene-porphyrin conjugates, H6Pr1-3 and PrZnPhH6, prepared starting from one common helicenic core and porphyrin units. The first systems H6Pr1-3 were fully characterized and their photophysical and chiroptical properties were investigated experimentally and through theoretical calculations (thanks to our collaborators at University at Buffalo), unambiguously confirming the presence and effectiveness of EC chirality in helicenes through the very strong bisignate CD response in the Soret band along with slightly ECD-active Q-bands. Interestingly, these systems also revealed CPL activity which is still very rare in chiral porphyrins. This work was published in Chemical Communications. The second type of helicene-porphyrin conjugate displayed similar exciton chirality but with overall less intense chiroptical activities (both in ECD and in CPL). These results led us to further investigations on the Exciton Coupling of these systems: the role of the interchromophoric distance and of the conjugation were explored by changing the spacer between the chiral unit and the chromophores, as well as the metallic centers. A noteworthy enhancement was achieved with the family of molecules MPrH6: the 2,5-bis-ethynyl carbo[6]helicene is directly linked to the porphyrins avoiding the spacer, so that the interchromophoric distance was reduced. Therefore, the investigation of the properties was extended to the influence of the metal and several derivatives were prepared. Thanks to the promising results these derivatives were selected as preliminary candidates for CISS measurements through mc-AFM, in collaboration with Naaman’s group at Weizmann Institute of Science and spin polarization as high as 50% was obtained for the zinc complex. The last system MPrOMeH6, which includes a direct C-C bond between the chiral unit and the chromophore, was designed to optimize the distance between the metallic centers in the porphyrin core and to exploit the metal-metal interactions, specifically in magnetically-active centres like the V(IV)O derivative, that will be studied further through EPR spectroscopy. Overall, these results nicely illustrate how molecular engineering using functionalization with strongly polarizable units in close proximity enables the fine-tuning of the chiroptical signatures. This strategy also allows the access to CPL active porphyrin derivatives and opens up new opportunities for spintronics applications. In the last chapter we described the investigation of the spin filtering ability of helicene-based Self-Assembled Monolayer through the formation of a chemical bond with the surface: the helicenic unit was decorated with a redox moiety and a grafting unit, in order to obtain a proper orientation on the surface and to explore how the electron transfer reaction depends on the chirality through Spin Dependent Electrochemistry. More specifically, the bis-ethynyl hexahelicene has been functionalized with a conjugated ferrocene unit as redox probe on one side and i) a carboxylic acid (anchoring group for TiO2) for H6FeCOOH; ii) a thioacetate moiety (for Au surface) for H6FeSAc and ii) with a terminal alkyne (for Si-H surface). Promising preliminary results have been obtained for the H6FeCOOH and H6FeSAc derivatives but further characterizations are needed to explore the organization of the compounds on surface, the measurements are ongoing in collaboration with Naaman’s group. Thanks to the combination of the carbohelicene with chromophores and different grafting functions we are able to obtain promising materials with intriguing chiroptical properties and spin filtering ability
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Faure-Vincent, Jérôme. "Transport tunnel polarisé en spin dans le système épitaxié Fe/MgO/Fe : interactions magnétiques et symétries électroniques." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2004. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL_T_2004_FAURE_VINCENT_J.pdf.
Анотація:
Les jonctions tunnel magnétiques monocristallines Fe(1 00)/MgO(1 00)/Fe(1 00) élaborées par Epitaxie par Jet Moléculaire sont des systèmes modèles pour la va1idation de concepts spécifiques au transport polarisé en ( spin dans les multicouches cristallines. L'analyse de la structure de bande montre que le Fe(100) apparaît comme un demi-métal au regard de la symétrie 01 : cette nouvelle notion de polarisation en terme de symétrie électronique explique les formidables effets magnétorésistifs prédits dans ce système. Nos résultats magnétorésistifs valident les effets de filtrage en symétrie et montrent l'influence de la structure électronique sur le transport dont les mécanismes dépassent le modèle des électrons libres. Parallèlement, la croissance bidimensionnelle du MgO a permis "élaboration de fines couches de MgO pour lesquelles nous avons fourni la première mise en évidence expérimentale d'une interaction antiferromagnétique entre deux couches magnétiques par effet tunnel polarisé en spinMonocrystalline Fe(1 00)/MgO(1 00)/Fe(1 00) magnetic tunnel junctions (MT J), elaborated by Molecular Beam Epitaxy constitute ideal systems for validation of specific concepts related to the spin polarized transport in crystalline multilayers. The analysis of the band structure shows that the Fe(100) behaves as a half-metal with respect to the 01 electronic symmetry; this new concept of spin polarization/filtering in terms of symmetry being at the origin of huge magnetoresistive effects theoretically predicted in these systems. Our magnetotransport results validate the effects of electronic symmetry filtering. Moreover, they illustrate the influence of the electronic structure on tunnel transport, whose complex mechanisms go weil beyond the free- electron framework. The precise control of the bidimensional epitaxial growth of MgO allowed us the elaboration of extremely thin insulating barriers for which we provide a first experimental proof of magnetic coupling by spin polarized tunneling
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Bataille, Alexandre. "Etude des propriétés physiques des films de Fe3O4 et de la polarisation en spin à l'interface Fe3O4/gamma-Al2O3." Paris 11, 2005. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00085941.
Анотація:
La magnétite Fe3O4 est un matériau prometteur pour l'électronique de spin, puisque des calculs de structure de bande la prédisent demi-métallique, c'est à dire totalement polarisée en spin au niveau de Fermi. Nous avons fait croître des films minces de Fe3O4 de 3 à 50 nm d'épaisseur sur γ-Al2O3 par épitaxie par jets moléculaires. Les films sont monocristallins mais présentent un grand nombre de parois d'antiphase qui sont responsables des anomalies magnétiques observées. Nous avons reproduit le comportement magnétique des films à l'aide d'un modèle unidimensionnel et confronté les résultats avec la taille caractéristique des parois mesurée par une analyse fractale. Nous avons d'autre part étudié la transition de Verwey des films minces; les effets de taille finie font disparaître la transition pour les films d'épaisseur inférieure à 20 nm et le magnétisme de tous les films présente des effets de dynamique lente. Nous avons de plus mis au point une méthode de dépôt de couches minces de γ-Al2O3 épitaxiée sur les films de Fe3O4, en contrôlant la stoechiométrie à l'interface entre oxydes. Les films de γ-Al2O3 d'épaisseur supérieure à 2 nm présentent toutes les propriétés requises pour une barrière tunnel (continuité électrique, découplage magnétique entre les électrodes). Nous avons enfin étudié la polarisation en spin à l'inierface Fe3O4/ γ-Al2O3 par deux méthodes distinctes: les mesures directes par photoémission résolue en spin conduisent à une polarisation en spin de -40% tandis que l'on mesure une magnétorésistancc tunnel de +3% à température ambiante pour les jonctions tunnel Fe3O4/ γ-Al2O3/CoMagnetite Fe3O4 is a promising material for spintronics since band structure calculations predict it to be half-metallic, i. E. Fully spin-polarised at the Fermi level. One thus expects large magnetoresistance in magnetic tunnel junctions using Fe3O4 as electrode. We have grown 3 to 50 nm-thick Fe3O4 thin films onto γ-Al2O3 by molecular beam epitaxy. The films are single crystalline but comprise a large number of antiphase boundaries which are responsible for the magnetic anomalies of Fe3O4 thin films. We have qualitatively reproduced the magnetic behavior of our samples with a one-dimensionnal model, and compared the results with the characteristic size of the antiphase boundaries measured by a fractal analysis. We also studied the Verwey transitions of our thin films. The transition is not seen for thicknesses below 20 nm because of finite size effects and all samples show slow magnetization dynamics. We have also developed a growth method allowing us to deposit γ-Al2O3 epitaxially onto Fe3O4, and to control the stoichiometry at the interface. γ-Al2O3 thin films of thicknesses greater than 2 nm exhibit all the characteristics required for a tunnel barrier (electrical continuity, magnetic decoupling). We finally studied the spin polarization at the Fe3O4/γ-Al2O3 interface by too distinct methods. Direct measurements by spin resolved photoemission yields to -40 % for the spin polarization whereas the tunnel magnetoresistance is +3\% at room temperature for Fe3O4/ γ-Al2O3/Co
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Berdot, Thibaut. "Mouvement du spin de l’électron dans les systèmes Fe/Ag(001) et MgO/Fe(001)." Strasbourg, 2011. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2011/BERDOT_Thibaut_2011.pdf.
Анотація:
Ce travail apporte une contribution à l'étude du mouvement du spin en géométrie de réflexion sur des systèmes ferromagnétiques. Une corrélation entre la relaxation et les propriétés de réflexion dépendantes en spin est montrée. Tout d'abord, le système Fe/Ag(OOI) a été étudié. Le résultat prédominant mis en évidence est l'obtention d'un angle de précession de 180°, soit la valeur maximale qu'il est possible de détecter. Cette précession de spin géante a été attribuée à la relaxation du paramètre de maille durant la croissance. Nos calculs ab initio confirment cette hypothèse. La deuxième partie de cette thèse correspond à l'étude du système MgO/Fe(OOI). Une très forte sensibilité des angles du mouvement du spin à l'épaisseur de MgO est observée pour certaines énergies. Ainsi, à 7eV, 0,15 MC de MgO sont suffisantes pour réduire la valeur de l'angle de précession de moitié. Les expériences par effet Kerr magneto-optique n'ont montré aucune modification significative de l'aimantation de Fe durant le dépôt de MgO. Cependant, certaines études expérimentales montrent que le dépôt de MgO induit une relaxation hors-plan de la couche de Fe en surface. La relaxation serait de 10% pour une épaisseur de 35 MC et pourrait induire une modification importante de la structure de bandes. Les calculs ab initio réalisés sur la base de cette hypothèse présentent un accord qualitatif avec les résultats expérimentaux et confirment l'importance de l'interface du système MgO/Fe(OOI) pour les propriétés de réflexion dépendantes en spinIn this work, we carried out spin-polarized electron reflection experiments. The infuence of the relaxation on the spin-dependant refleetion properties is shawn. First of ail, Fe/Ag(OOI) system has been studied. A precession angle of 180° has been obtained. This corresponds to the largest value that is possible to detect. We think that this effect can be explained by the relaxation of the lartice parameter during the growth. Ab initio calculations confirm this hypothesis. The second part of this work has been dedicated to the study of MgOlFe(OO1) system. A strong sensitivity of the spin motion angles ta the MgO thickness is shawn. According to Magneto-Optic Kerr effect experiments, this phenomenon cannot be explained by a modification of the Fe magnetization during the growth of MgO. However, other experimental studies demonstrate that MgO induces an out of-plane relaxation of the Fe surface layer. This relaxation could be of 10% for an MgO thickness of 0,35 ML and would induce strong changes of the electronic band structure. The qualitative agreement of our ab initia calculations with the ex peri- mental data suggests strongly that this effect is responsible for the variation of the spin motion angles and confirm that the MgOlFe(OO1) interface is important regarding the spin-dependant reflection properties
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Pierre, Edgard. "Développement et optimisation d’un système de polarisation de neutrons ultra froids dans le cadre d’une nouvelle mesure du moment dipolaire électrique du neutron." Caen, 2012. http://www.theses.fr/2012CAEN2021.
Анотація:
Le travail réalisé dans ce mémoire de thèse s'inscrit dans le cadre d'une expérience effectuée à l'institut Paul Scherrer (PSI) et dédiée à la mesure du moment dipolaire électrique du neutron (nEDM). Une sensibilité de 10^-27 e. Cm est attendue à la fin 2013. La mesure est réalisée avec des neutrons ultra-froids (UCN) polarisés. Pour ce faire, de nouveaux systèmes de polarisation, de transport et d'inversion de spin ont été réalisés. Leur étude est présentée dans ce mémoire. Ils sont actuellement utilisés auprès de l'expérience. Grâce à des mesures de champs magnétiques effectuées sur le spectromètre, des simulations de champs réalisées avec les codes Radia et Maentouch, ainsi qu'à des simulations Monte-Carlo effectuées avec le code Geant4, l'efficacité du dispositif de polarisation a été calculée. L'efficacité mesurée en direct est de 88. 5+/-0. 3%, soit légèrement moins que la valeur attendue de 95%. Par ailleurs, la prise de données préliminaire effectuée en octobre 2011 a permis de déterminer certains des paramètres fondamentaux de l'expérience, tel les constantes de temps de remplissage, de stockage et de dépolarisation longitudinale du spectromètre. Ces paramètres sont encourageants pour la suite de l’expérienceThe work presented in this thesis has been performed within the framework of an experiment located at the Paul Scherrer Institut (PSI) and dedicated to the measurement of the neutron electric dipole moment (nEDM). The expected sensitivity is 10^-27 e. Cm at the end of 2013. The experiment requires a polarized ultracold neutron (UCN) beam. A new polarizing system, a spin transport device and a spin reversal system have been developped for this purpose. Their study is detailed in this thesis. These systems are currently installed on the experiment. Thanks to magnetic field mappings done on the spectrometer, to magnetic field simulations using the Radia and Maentouch programs and also to Monte-Carlo simulations using the Geant4 software, the efficiency of the device has been calculated. The measured efficiency is 88. 5+/-0. 3%, which is slightly less than the expected value of 95%. Furthermore, this preliminary data taken in October 2011 allows the determination of some fundamental parameters of the experiment such as the filling, storage and longitudinal depolarization time constants of the spectrometer. These parameters are promising for the continuation of the experiment