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Séance de cours

Magnétisme itinérant: Niveaux Landau

Dans cours

PHYS-491: Magnetism in materials

The lectures will provide an introduction to magnetism in materials, covering fundamentals of spin and orbital degrees of freedom, interactions between moments and some typical ordering patterns. Selected experimental techniques and their application in cu ...

Description

Cette séance de cours traite du magnétisme itinérant, mettant l'accent sur la contribution orbitale des électrons itinérants en présence d'un champ magnétique. Les sujets abordés comprennent les niveaux de Landau, la dégénérescence, le diamagnétisme de Landau et l'effet de Haas-van Alphen. L'effet quantique Hall et l'effet Shubnikov-de Haas sont également explorés, ainsi que la détermination à haute précision de la constante de la structure fine.

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Enseignant·e

Ivica Zivkovic

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Concepts associés (19)

Quantification de Landau

vignette|Niveaux de Landau. En mécanique quantique, la quantification de Landau désigne la quantification des orbites cyclotroniques de particules chargées dans un champ magnétique. En conséquence, les particules chargées peuvent seulement occuper des orbitales d'énergie discrète (ou quantique), appelées « niveaux de Landau ». Dans ces niveaux, le nombre d'électrons admis est directement proportionnel au module du champ magnétique. La quantification de Landau influence directement les oscillations quantiques des propriétés électroniques des matériaux.

Paramagnétisme

Le paramagnétisme désigne en magnétisme le comportement d'un milieu matériel qui ne possède pas d'aimantation spontanée mais qui, sous l'effet d'un champ magnétique extérieur, acquiert une aimantation orientée dans le même sens que le champ magnétique appliqué. Un matériau paramagnétique possède une susceptibilité magnétique de valeur positive (contrairement aux matériaux diamagnétiques). Cette grandeur sans unité est en général assez faible (dans une gamme allant de à ).

Effet Hall quantique entier

L'effet Hall quantique entier est une version en mécanique quantique de l'effet Hall mise en évidence en 1980 par le physicien allemand Klaus von Klitzing. Cette découverte a eu d'importantes applications dans le développement des semi-conducteurs et en métrologie, notamment dans la détermination de la constante de structure fine.

Diamagnétisme

vignette|Démonstration de la lévitation du carbone pyrolytique au-dessus d'aimants permanents. Le carbone pyrolithique étant un matériau similaire au graphite, est donc un des matériaux possédant l'une des plus grandes susceptibilités diamagnétiques connues. vignette|Lévitation d'une grenouille vivante dans un champ magnétique de 16 teslas. Le diamagnétisme est un comportement des matériaux qui les conduit, lorsqu'ils sont soumis à un champ magnétique, à créer une très faible aimantation opposée au champ extérieur, et donc à engendrer un champ magnétique opposé au champ extérieur.

Effet Hall quantique fractionnaire

L'effet Hall quantique fractionnaire (en anglais, fractional quantum Hall effect : FQHE) est une version en mécanique quantique de l'effet Hall, mise en évidence dans les années 1980 par Horst Störmer et Daniel Tsui et explicitée par Robert B. Laughlin, co-lauréats du prix Nobel de physique de 1998. Lorsque le FQHE apparaît dans un système, celui-ci semble composé de particules possédant une fraction de la charge élémentaire. Le FQHE survient dans un gaz d'électrons bi-dimensionnel, lesquels sont en forte interaction.

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