Théories ab initio à N corps

We conduct basic research in condensed matter theoretical physics from an ab initio point of view, i.e. working on the full degrees-of-freedom microscopical hamiltonian and without parameters to be adjusted on the experiment.

The methodology relies in particular on ab initio many-body quantum field theory (GW approximation, Bethe- Salpeter equation), but also on density-functional theory (DFT) and time-dependent density-functional theory (TDDFT). Since the integration in 2013 of a theoretician from CRISMAT in the group, a many-body wavefunction activity around post-Hartree-Fock techniques is further developed with applications to strongly correlated sys- tems of interest for magnetic, multiferroic or magnéto-electric properties.

The global aim is from one side to analitically develop theory and approximations, and from another to imple- ment them into codes that are later used in numerical calculations on real systems and finally compared with the experiment. In particular, two ambitious and inovating activities, from analytic theories to code developments and applications to real-materials, have been initiated these last few years around (a) the writing of a massively- parallel Gaussian-basis GW and Bethe-Salpeter package for application to organic systems (the Fiesta initiative) and (b) the development of a “time-dependent Bethe-Salpeter” formalism for non-linear optics.

We focus in particular on electronic excited-state properties and spectroscopy (electronic structure, (super)con- ductivity, optical, X-ray and dielectric spectroscopy including excitons, plasmons, etc.), but also on ground-state structural and dynamical properties (atomic structure, phonons).

The systems range from molecules to nanotubes, from 2D systems (e.g. graphene et al.) to bulk solids of interest for electronic correlations, superconductivity, (non)linear optics or photovoltaics.

Important lines developed and opened in the last 5 years include :
- superconductivity (BCS) in highly-doped diamond and silicon and 2D materials, in collaboration with the experi- mental “Grand Gap” and “MagSup” teams at NEEL ;
- many-body theory for nonlinear optics, world first ab initio calculations of excitons in non-linear optics ;
- many-body theory for organic and hybrid photovoltaics, pioneering role (FIESTA initiative) in adapting physics many-body quantum-field methodology to organic systems, in collaboration with the L_Sim-INAC@CEA. This ativity is detailed in a subsequent Scientific achievement ;
- many-body theory for the momentum distribution, with focus on electronic correlation and in collaboration with the QMC group at LPMMC and the experimental IXS ID16 line at ESRF ;
- post-Hartree Fock coupled-cluster studies of strongly correlated oxydes.

Cohérence quantique - CQ

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Révéler des phénomènes quantiques dans des circuits électroniques nanométriques
Hélium : du fondamental aux applications - HELFA

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Hélium comme système modèle, hydrodynamique et turbulence, spatial et astrophysique, instrumentation et développement cryogénique.
Magnétisme et Supraconductivité - MagSup

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Equipe Magnétisme et supraconductivité à l’Institut NEEL - Systèmes impliquant différents degrés de liberté comme la charge, le spin ou le réseau.
Optique et Matériaux - OPTIMA

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Rassembler une chaine de compétence complète qui va de la synthèse et l’élaboration de matériaux nouveaux à l’étude des propriétés optiques non linéaires et plasmoniques
Matériaux, Rayonnements, Structure - MRS

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Compréhension des propriétés physico-chimiques de matériaux complexes sur la base d’une connaissance fine de leur structure
Micro et NanoMagnétisme - MNM

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Complementary expertise in fabrication, characterisation, and simulations for studies in nanomagnetism with applications in spin electronics and micro-systems
Nano-Electronique Quantique et Spectroscopie - QNES

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Transport électronique et spectroscopie locale de structures quantiques
Nano-Optique et Forces - NOF

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Nano - optique et forces
Nanophysique et Semiconducteurs - NPSC

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Élaboration de nanostructures de semi-conducteurs III-V et II-VI et étude de leurs propriétés physiques en vue de nouvelles fonctionnalités
Nanospintronique et Transport Moléculaire - NanoSpin

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Studying magnetism at the nanoscale, where classical and quantum properties can be combined and used for molecular quantum spintronics
Semi-conducteurs à large bande interdite - SC2G

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De la physique du diamant et autres semi-conducteurs à grand gap vers les applications en électronique et biotechnologies
Surfaces, Interfaces et Nanostructures - SIN

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Etudes expérimentales et théoriques de systèmes de basse dimensionnalité
Systèmes Hybrides de basse dimensionnalité - HYBRID

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Propriétés électroniques, optiques, vibrationnelles, mécaniques, et leur couplage à l’échelle quantique, de nouveaux systèmes hybrides (nanotubes, graphène, matériaux bi-dimensionnels, fonctionnalisés) que l’équipe développe.
Théorie de la Matière Condensée -TMC

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Phénomènes physiques nouveaux dans les matériaux et systèmes modèles.
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La physique quantique à la limite des ultra-basses températures.
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