Non equilibrium transport and chirality in mesoscopic physics

par Alexei Chepelianskii

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Hélène Bouchiat et de Sophie Guéron.

Soutenue en 2010

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .


  • Résumé

    Pendant ma thèse je me suis intéressé aux signatures de la chiralité dans les systèmes mésoscopiques. Cela m'a conduit à étudier les propriétés de symétrie en champ magnétique du transport non linéaire. J'ai montré que même dans des dispositifs électroniques à deux contacts les propriétés de symétrie sont très riches avec la possibilité d'observer des coefficients transport nonlineaire antisymétrique en champ magnétique. Néanmoins ces propriétés de symétrie ne sont pas déterminées par la chiralité seule. Pour cette raison j'ai proposé d'utiliser le photo-magnétisme comme une sonde sensible à la chiralité, j'ai donc conçu une expérience pour détecter dans des billards mésoscopiques à l'aide de magnétomètres à effet Hall. Cette expérience a mis en évidence des effets dynamiques subtils dans les sondes de Hall balistiques sous irradiation et ont inspiré une recherche théorique et expérimentale sur les états de résistance nulle dans ces systèmes. J'ai aussi cherché des signatures de la chiralité dans le transport à travers des molécules uniques chirales. Ceci m'a conduit à mettre au point des expériences difficiles pour sonder le transport dans des molécules d'ADN qui ont permis de montrer que les proprietés de transport électrique à travers ces molécules peuvent être grandement améliorées lorsqu'elles sont en contact avec un réseau de nanoparticules déconnectées électriquement. Enfin j'ai développé une technique de mesure de photo-transport sans contact adaptée pour sonder un faible nombre de molécules. Cette expérience peut être sensible à la chiralité si une lumière polarisée circulairement est utilisée comme excitation.


  • Résumé

    During my thesis I investigated the signatures of chiraIity in the electrical transport of mesoscopic systems. This led me to study the magnetic field symmetry of nonlinear transport. I showed that even for two terminal devices, nonlinear transport has rich magnetic field symmetry properties, with possible completely antisymmetric behavior. However the symmetry properties are not determined by chirality alone. For this reason I proposed photo-magnetism as a more selective probe for chirality and started a new experiment to detect this effect in quantum dots using a Hall magnetometer. This research exhibited subtle dynamical effects of transport in ballistic Hall bars under irradiation and inspired later research on zero resistance states. I also looked for signatures of chirality in the transport properties of single chiral molecules. This led me to realize technically challenging experiments on transport through DNA, showing that conduction in DNA could be enhanced by connecting the molecules to a disconnected array of nanoparticles. Finally I developed a contact-Iess experiment to probe photo-transport in nanowires under visible illumination. This experiment can also probe chirality by detecting photo-transport under circularly-polarized Iight.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (182 p.)
  • Annexes : Notes bibliogr. en fin de chapitres

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  • Bibliothèque : Université Paris-Saclay (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2010)324

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  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 2010PA112324
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