Le Centre national de la recherche scientifique est un organisme public de recherche pluridisciplinaire placé sous la tutelle du ministère de l’Enseignement supérieure et de la Recherche. Créé en 1939 et dirigé par des scientifiques, il a pour mission de faire progresser la connaissance et être utile à la société dans le respect des règles d’éthique, de déontologie et d’intégrité scientifique.

Sujet de thèse :
Les capteurs quantiques fondées sur des défauts de spin dans les solides ont déjà démontré un potentiel considérable pour répondre au besoin croissant de capteurs de haute précision, aussi bien pour la recherche fondamentale que pour les applications industrielles. Les méthodes de détection quantique les plus avancées reposent actuellement sur des défauts de spin hébergés dans des matériaux tridimensionnels (3D), mais elles sont confrontées à plusieurs limitations, notamment : (i) une sensibilité limitée résultant de la faible proximité pouvant être atteinte entre le capteur quantique et l’échantillon à sonder, et (ii) l’impossibilité de concevoir des capteurs quantiques ultraminces et flexibles pouvant être facilement transférés sur les échantillons étudiés ou intégrés dans des dispositifs multifonctionnels complexes. L’objectif de ce projet de recherche est de surmonter ces limitations grâce à la conception d’une membrane flexible de détection quantique reposant sur un matériau bidimensionnel (2D) d’épaisseur atomique.

Notre approche consiste à utiliser des défauts de spin optiquement actifs hébergés dans du nitrure de bore hexagonal (hBN) bidimensionnel, un matériau à large bande interdite qui constitue un élément essentiel des hétérostructures de van der Waals. Plus précisément, les travaux porteront sur l’étude des propriétés de spin et des propriétés optiques du défaut lacune de bore (VB) dans le hBN, afin d’évaluer son potentiel pour des applications de détection quantique, avec un accent particulier sur la détection de champs magnétiques. L’objectif de la thèse sera d’analyser les performances de feuillets ultraminces de hBN (jusqu’à la limite de la monocouche) dopés par des centres VB pour l’imagerie quantitative de champs magnétiques à température cryogénique (4 K). Le capteur quantique bidimensionnel sera ensuite intégré dans des hétérostructures de van der Waals afin de sonder in situ les phénomènes physiques se produisant aux interfaces entre des matériaux 2D d’épaisseur atomique assemblés en empilements verticaux, avec un intérêt particulier pour les aimants bidimensionnels et les supraconducteurs bidimensionnels.
Contexte :
La thèse sera effectuée au sein de l'équipe "Solid-state Quantum Technologies" (S2QT - https://solidstatequantumtech-l2c.fr/) du laboratoire Charles Coulomb à Montpellier. L'encadrement du travail doctoral sera réalisé par Vincent Jacques, par le biais de discussions quotidiennes, de réunions hebdomadaires pour évaluer l'avancement scientifique, et de rédaction de rapport intermédiaires.

Le Centre national de la recherche scientifique est l’une des plus importantes institutions publiques au monde : 34 000 femmes et hommes (plus de 1 000 laboratoires et 200 métiers), en partenariat avec les universités et les grandes écoles, y font progresser les connaissances en explorant le vivant, la matière, l’Univers et le fonctionnement des sociétés humaines. Depuis plus de 80 ans, y sont développées des recherches pluri et interdisciplinaires sur tout le territoire national, en Europe et à l’international. Le lien étroit que le CNRS tisse entre ses missions de recherche et le transfert vers la société fait de lui un acteur clé de l’innovation en France et dans le monde. Le partenariat qui le lie avec les entreprises est le socle de sa politique de valorisation et les start-ups issues de ses laboratoires (près de 100 chaque année) témoignent du potentiel économique de ses travaux de recherche.

Contraintes et risques :
Aucun risque identifié.