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Lien visio : https://univ-grenoble-alpes-fr.zoom.us/j/98083110410?pwd=TWN2MnZZcm8xWHFUTXVLT2RLN1ZRdz09
ID de réunion : 980 8311 0410
Code : 172046
La présentation se fera en anglais.
Des objets séparés spatialement peuvent échanger de la chaleur par rayonnement. L’origine de ce mécanisme est le mouvement thermique aléatoire de charges à l’intérieur d’un corps qui induit des champs électromagnétiques qui se comportent et interagissent avec d’autres corps selon les équations de Maxwell et la réponse électromagnétique des matériaux. On sait depuis plus de 50 ans que la nature du transfert de chaleur par rayonnement est très différente pour les corps éloignés les uns des autres et pour les corps proches les uns des autres. En particulier, pour les corps proches, dans ce qu’on appelle le champ proche, le caractère ondulatoire des champs électromagnétiques est important et les ondes évanescentes peuvent renforcer le transfert de chaleur. Il y a un regain d’intérêt pour les études du champ proche en raison de la pertinence expérimental relativement nouvelle des petites distances associées, ainsi que des réalisations de nouveaux matériaux et structures de taille et/ou de dimension réduite. Dans cette thèse, nous fournissons des contributions théoriques pour améliorer notre compréhension du transfert de chaleur radiatif en champ proche.
Dans ce travail, nous élucidons les rôles joués dans le transfert de chaleur radiatif par des ingrédients physiques clés qui sont communs à de nombreux systèmes. Tout d’abord, nous étudions la chaleur moyenne échangée par des couches métalliques bidimensionnelles parallèles modélisées par la conductivité de Drude. Nous effectuons un calcul analytique dans le cadre de l’électrodynamique fluctuationnelle où les contributions additives au transfert de chaleur par des ondes de type différent se séparent naturellement. Cette étude nous permet d’évaluer l’importance de retardation dans l’interaction électromagnétique en fonction de la température, de la séparation et de la conductivité des matériaux. En nous concentrant sur la limite de Coulomb valable pour les mauvais métaux à de petites séparations, nous utilisons un modèle plus riche pour la réponse du matériau afin d’étudier les rôles et les interactions du désordre, de la dispersion spatiale et des excitations collectives de densité de charge appelées plasmons de surface. A partir de nos expressions analytiques, nous montrons que dans une fenêtre paramétrique d’échelles de séparation et de température, le courant thermique radiatif est effectivement dominé par les plasmons de surface.
Nous poursuivons en étudiant les fluctuations, ou le bruit, du courant thermique radiatif autour de sa valeur moyenne. Nous abordons cette quantité beaucoup moins bien comprise car elle est censée contenir plus d’informations physiques sur les systèmes échangeant de la chaleur. En particulier, nous nous intéressons aux systèmes où la contribution dominante au transfert de chaleur provient d’excitations collectives ou résonantes, où le bruit du courant thermique peut fournir une sonde expérimentale de ces excitations. Nous étudions analytiquement deux de ces systèmes : un système effectif de dimension zéro où le courant thermique est médié par un résonateur supraconducteur, et le système familier de couches métalliques bidimensionnelles dont le transfert thermique peut être dominé par des plasmons de surface. Dans les deux cas, le spectre de bruit à fréquence finie révèle une signature du canal de transfert résonant, qui pourrait potentiellement être mesurable et donc fournir une sonde des excitations pertinentes.
Superviseurs :
Denis BASKO, Laboratoire de Physique et de Modélisation des Milieux Condensés, Directeur de thèse
Wolfgang BELZIG, University of Konstanz, Co-Directeur de thèse
Membres du jury :
Jean-Jacques GREFFET, Laboratoire Charles Fabry, Institute d’Optique (CNRS / Université Paris- Saclay), Rapporteur
Jukka PEKOLA, Aalto University, Rapporteur
Gianluigi CATELANI, Forschungszentrum Jülich, Examinateur
Hervé COURTOIS, Institut Néel (CNRS / Université Grenoble Alpes), Examinateur
Bart VAN TIGGELEN, Laboratoire de Physique et de Modélisation des Milieux Condensés, Examinateur
