Unité de Recherche en Physique du Solide

Les activités de recherche au sein de l'Unité de Recherche en Physique du Solide (LPS) se concentrent autour de l'étude théorique et de la simulation numérique des propriétés physiques des matériaux micro- et nano-structurés, des surfaces et des interfaces.

Les moyens de calculs sont gérés au niveaux du centre ISCF (http://www.iscf.be/).

Axes de recherches principaux

Nanostructures de Carbone

Ces dernières années, la recherche concernant les matériaux carbonés a connu un développement important. Il fait suite aux découvertes des fullerènes (1985) et des nanotubes de carbones (1991).

Au sein du LPS, nous avons étudié différentes facettes de ces nouvelles formes de carbone, notamment

 

 Excitations électroniques collectives des nanostructures anisotropes (essentiellement de carbone) dans un modèle de contininuum diélectrique ou par une approche de dipôles discrets (DDA). Des mesures optiques de film d'oignon de carbone et des spectres de spectroscopie de perte d'énergie d'électron ont été analysées.

  • Simulation de la diffraction (électronique, de rayons X ou de neutrons) de nanostructures hélicoïdales dans une approche cinématique. Un code de simulation est disponible. lps-1
  •   La structure électronique des nanostructures carbonnées est étudiée dans un formalisme de liaisons fortes (orthogonal et non-orthogonal) pour des structures parfaites et en présence de défauts. Les spectres STM et STS sont interprétés.
  • La réponse en spectroscopie Raman résonant (et donc le couplage électron-phonon) est étudiée en liaisons fortes non-orthogonales. jef
  • Emission de champ par des nanotubes de carbones
  • Diffusion d'électron par les structures à symétrie axiale

 

 

 

Photonique

papillonLes cristaux photoniques sont des matériaux construits à partir d’un arrangement périodique des indices de réfraction. L’intérêt de tels matériaux réside dans leur capacité à contrôler et modeler la propagation des ondes électromagnétiques. Sur base de l’interaction de la lumière avec les structures photoniques biologiques, les recherches du groupe tentent d’élucider les mécanismes produisant les couleurs et de découvrir en quoi ces structures sont impliquées dans de tels processus. En approfondissant notre compréhension de la nature, nous pouvons ainsi modéliser des matériaux  artificiels possédant de nouvelles propriétés optiques.

Outils et expertise

  • Techniques de fonctions de Green et de matrice de transfert pour divers problèmes de surface et d'interface (optique, électrodynamique), en particulier pour des matériaux à structuration périodique latérale.
  • Méthodes FDTD (différences finies) pour la résolution des équations de Maxwell et pour la résolution d'équations d'ondes élastiques.
  • Méthode de calcul électronique : Liaisons fortes (orthogonal et non-orthogonal) – DFT
  • Programmes de simulation de figures de diffraction, d'images STM, de spectres EELS et de spectres vibrationnels de nanostructures.
  • Techniques de calcul de structure de bandes pour électrons, phonons, photons, ondes de polarisation.
  • Programme de résolution analytique d'équations différentielles.