À : Salle de conférence Michel Guillaume Centre Culturel Irlandais 5 rue des Irlandais 75005 Paris , à 14:00

À : AUDITORIUM 1 Avenue Augustin Fresnel, 91767 Palaiseau , à 16:00

Cette thèse traite du développement de composants spintroniques pour le calcul neuromorphique, une approche visant à réduire la consommation énergétique des applications d’intelligence artificielle (IA). L’adoption croissante de l’IA, notamment avec des modèles de langage comme ChatGPT, a entraîné une augmentation significative des besoins en énergie, les centres de données représentant 1 à 2 % de la consommation mondiale, avec une prévision de doublement d’ici 2030. Les architectures traditionnelles, séparant mémoire et traitement, ne sont pas adaptées aux réseaux de neurones, qui nécessitent un accès fréquent à la mémoire, augmentant ainsi la dissipation énergétique. Le calcul neuromorphique, inspiré du cerveau humain, combine mémoire et traitement, réduisant potentiellement cette consommation. La spintronique, qui exploite le spin des électrons, permet des composants à faible consommation pour un traitement efficace. La première partie de la thèse porte sur la réalisation d’un réseau de neurones convolutif (CNN) hybride hardware-software utilisant des synapses spintroniques à radiofréquences, réduisant ainsi les connexions physiques nécessaires. Un CNN spintronique a atteint 88 % de précision sur le dataset FashionMNIST, démontrant des performances proches d’un réseau software. La seconde partie explore l’utilisation des nano-oscillateurs spintroniques (STNOs) pour traiter des signaux temporels, grâce à leurs dynamiques non linéaires. Un réseau simulé de STNOs a surpassé les méthodes standards dans la classification de séries temporelles et atteint une précision de 89,83 % sur la classification de chiffres manuscrits, prouvant l’efficacité des STNOs pour des tâches dynamiques complexes. Ces travaux ouvrent la voie à des réseaux neuronaux spintroniques compacts et écoénergétiques pour l’IA.

À : L’orme des merisiers, Route de l’Orme, Saint-Aubin, 91190, Bat. 772, Amphi. Bloch , à 14:00

À : Seminar Room, Instituto de Física Facultad de Ciencias , à 13:30

À : Campus Jussieu, 4 pl. Jussieu, Paris 5è, 13-23 salle 210 , à 13:00

Dans cette thèse, je présente des mesures d’énergies de transition dans des ions lourds très chargés, dans le domaine des rayons X, pour des atomes allant du soufre à l’uranium. Ces mesures permettent de tester l’Électrodynamique Quantique (QED), dans des états liés, et le problème à n-corps relativiste. La première mesure a été réalisée sur des transitions intracouche 2p-2s dans l’uranium à deux, trois et quatre électrons, sur l’anneau de stockage ESR du complexe d’accélérateurs GSI/FAIR à Darmstadt avec deux spectromètres à cristal courbe. Elle a permis de tester les effets de QED jusqu’au second ordre et les effets de corrélation grâce à la précision obtenue de 37 parties par million (ppm), dix fois meilleure que celle de la mesure précédente en excellent accord avec la théorie. Le second ensemble de mesures a été réalisé sur des transitions 2p - 1s dans des ions de soufre et d’argon à 5 électrons (boronoïdes), avec un trou dans la couche 1s. Ces mesures permettent de tester les calculs de problème à n-corps relativiste, et en particulier les effets de corrélation électroniques. Ces mesures, sans références externes, ont été effectuées à l’aide d’un spectromètre à double cristal plan, ce qui permet d’atteindre une précision inégalée de 4 ppm. Pour analyser ces spectres complexes, il a fallu développer de nouvelles techniques Bayésiennes afin de pouvoir déterminer le nombre, la largeur et l’énergie des transitions présentes dans les raies observées. Nous avons ainsi pu déterminer l’énergie et la largeur de plusieurs transitions non-résolues, couramment observée par les satellites X. La mesure précise de ces transitions de mieux comprendre les spectres astrophysiques.

À : Campus Jussieu, 4 place Jussieu, Paris 5ème, Amphi. Charpak , à 10:00

À : Campus Jussieu, 4 Place Jussieu, Paris 5e, Amphi Charpak , à 14:00

TMD heterobilayers provide a great solid state platform to study excitonic or electronic correlated phases described by the theoretical Hubbard model. Indeed they host strongly bound interlayer excitons whose electron and hole are confined in distinct monolayers. The spatial separation between the charge carriers reduces the overlap between their wavefunctions, confering the excitons radiative lifetimes longer than 100ns. Moreover, a moiré superlattice may form in these structures due to the twist angle between the crystallographic orientations of the two monolayers as well as their lattice mismatch. The periodic potential arising from this strongly affects the optoelectronic properties of the interlayer excitons. In In this thesis, we fabricate and study such heterobilayers through low temperature microphotoluminescence experiments and AFM characterisation techniques. In MoSe2/WSe2 samples, different behaviours of the interlayer excitons are observed, that can be explained by atomic reconstruction due to the low lattice mismatch between the two materials. In order to avoid this reconstruction, we next take intererest in WS2/WSe2 heterobilayers in which the lattice mismatch is larger. An electrically gated structure allows to inject charge carriers into the heterobilayer, that get trapped on the sites where the moiré potential is the lowest. The interlayer excitons in this system can be used as an optical probe to access the ordering of this charge carrier lattice.

À : Campus Jussieu) 4 pl. Jussieu, Paris 5è, IMPMC Salle des conferences, 22-23, 4è etage , à 15:05

A complete understanding of the hydrogen bond and proton transfer mechanism in water is still lacking, since it requires an accurate potential energy surface (PES) and very expensive quantum mechanical simulations of the nuclear part. Protonated water clusters are useful building blocks to study the proton hopping dynamics, which here we simulate in the protonated water hexamer $\ce{H^+(H_2O)_6}$ by a combination of state-of-the-art quantum Monte Carlo (QMC) methods and path-integral Langevin dynamics (PILD). We report a remarkably low thermal expansion of the hydrogen bond from zero up to 300 K, after which the hydrogen bond strength weakens. This behaviour is explained by proton delocalisation, which is favoured by the synergy of nuclear quantum effects and thermal activation, making the near-room-temperature range of 250K-300K optimal for proton transfer. In the second part we test if machine learning interatomic potentials (MLIPs), based on kernel methods (KM) or on neural networks (NN), can reproduce the PES of protonated water clusters that would be infeasible to reproduce with current high-level computational chemistry methods, both in size and in duration of the simulation. The QMC+PILD approach yields very accurate results, which are however affected by the intrinsic noise inherent in the stochastic sampling of both nuclear and electronic phase space. We prove that QMC noise is not detrimental to the learning of energies and forces and that the derived MLIP can be used to run long and reliable quantum molecular dynamics simulations.

À : Amphithéatre 1 rue Jussieu, IPGP, 75005, Paris , à 14:00

À : Amphithéatre Boreau 10 rue Vauquelin, 75005, Pair , à 14:00

À : Salle Favard 46 rue d’Ulm, 75005 Paris , à 14:00

À : Amphithéâtre Blandin, Laboratoire de Physique des Solides, Bâtiment 510, 510 rue André Rivière 91400 ORSAY , à 14:00

La problématique de cette thèse est l’étude de la déstabilisation de mousses liquides en l’absence de drainage. Trois systèmes différents sont étudiés dans le but de comprendre quel rôle la phase continue de la mousse joue sur son vieillissement. Dans une première partie, nous montrons que remplacer la matrice liquide d’une mousse par une émulsion concentrée ralentit significativement son mûrissement. Ce ralentissement survient en concomitance avec un excès de petites bulles qui induit une structure et une distribution de liquide hautement hétérogènes. Nous montrons que ces observations peuvent être attribuées à la contrainte seuil qu’exhibe l’émulsion et nous proposons un modèle décrivant la compétition entre cette contrainte seuil et la pression capillaire en accord avec nos données expérimentales. Nous montrons également que ce système est soumis à une compétition entre mûrissement et coalescence qui peut être modulée par l’application d’une vibration. Dans une deuxième partie, nous étudions le mûrissement de mousses aqueuses humides à physico-chimie variée en microgravité dans la Station Spatiale Internationale. Nous montrons que ces mousses atteignent systématiquement un régime autosimilaire dans lequel leur vitesse de mûrissement dépend de la fraction liquide de la mousse et de la physico-chimie de la solution. En particulier, la perméabilité des films de contact entre les bulles permet de décrire le comportement du taux de mûrissement à condition de prendre en compte une éventuelle adhésion entre elles. Enfin, nous nous intéressons à la génération de mousses et mousses d’émulsion stabilisées par des protéines. Nous montrons que les gouttes d’huile de l’émulsion agissent comme un anti-mousse puis comme un agent stabilisateur en fonction de la concentration en huile dans le système.

À : Amphitéâtre Blandin, Laboratoire de Physique des Solides 1 rue Nicolas Appert, Bât. 510 91405 Orsay Cedex , à 14:00

La frustration magnétique est la propriété exhibée par certains matériaux lorsque les interactions magnétiques ne sont pas toutes minimisées: il en résulte une dégénérescence de l’état fondamental, pouvant mener à des propriétés exotiques de la matière, telles que les liquides de spin quantiques. Durant cette thèse, pour étudier ces propriétés, nous avons utilisé des méthodes de spectroscopie, notamment la diffusion des neutrons polarisés et non polarisés. La diffusion des neutrons est une sonde puissante pour observer les propriétés magnétiques. Contrairement aux rayons X, les neutrons sont porteurs d’un spin 1/2, ce qui les rend sensibles aux interactions magnétiques; il est ainsi possible de sonder spécifiquement les structures et les excitations magnétiques, notamment via la diffusion inélastique des neutrons. Dans la première partie de cette thèse, nous avons étudié le composé supraconducteur de fer BaFe2Se3 au moyen la diffusion inélastique des neutrons en temps de vol, et par des techniques numériques telles que les simulations Monte Carlo et les simulations d’ondes de spin. Dans la seconde partie, nous avons étudié le composé liquide de spin pyrochloreTb2Ti2O7, à partir de la diffusion inélastique des neutrons en temps de vol et en trois axes polarisés, que nous avons couplée à des analyses de symétries et des simulations numériques, afin de reproduire les données expérimentales.