Matériaux Micro et Nanophotoniques
Nom : Muluneh Geremew Abebe
Type de contrat : bourse via projet INTERREG Photonitex
Promoteur : Bjorn Maes
Titre : Textiles radiatifs intelligents
Description : Via la transmission de la radiation en infrarouge, on peut fortement contrôler le confort des vêtements. Dans ce projet on étudie des structures photoniques flexibles pour moduler la transmission, en fonction par exemple de la température ambiante. De cette manière on crée des vêtements auto-ajustables qui sont confortables sur une large plage de température, ce qui diminue la demande énergétique pour chauffer ou refroidir nos bâtiments.
Nom : Thomas Delplace
Type de contrat : Assistant à mandat
Promoteur : Bjorn Maes
Titre de la thèse : Études de phénomènes de résonnances en photonique topologique
Description : Le but de ma thèse est d’étudier différents phénomènes topologiques dans le domaine de la micro et nano-photonique.
Certains phénomènes sont fortement liés à la géométrie du système et permettent dans une certaine mesure de contrôler le comportement de la lumière.
On peut penser aux modes topologiquement protégés qui se déplace sur le bord d’un cristal photonique et dans une seule direction, ce genre de mode est très bien protégé contre les imperfections.
D’autres phénomènes intéressants sont les BIC, ou plus récemment, les UGR qui sont des modes confinés ou semi-confinés qui coexistent avec les modes radiatifs.
Nom : Smeets Steve
Type de contrat : Projet FNRS PDR
Promoteur : Maes Björn
Titre de la thèse : Photonic modeling of higher-order light-matter interactions
Description : Light-matter interaction is a hot topic in photonics nowadays: controlling and understanding the behavior of an excited atom or quantum dot close to a nanostructure or a metal nanoparticle is under extensive research. Indeed, to cite only a few applications, this discipline promises improved nanoscale imaging, better detectors, efficient entangled photon sources for quantum computers, and efficient water splitting for a greener future. However, the study of advanced nanostructures is hampered by a lack of efficient numerical and theoretical methods.
Therefore, the aim objective is to implement novel modeling methods for higher order photonic transitions, beyond the standard dipolar approach, which is relevant for the current nanocavities with highly confined light. Then, the developed framework will be applied for innovative structures, with an eye towards new physical effects and applications.
Physique Atomique et Astrophysique
Nom : Helena Carvajal Gallego
Contrat : bourse FRIA
Promoteurs : Pascal Quinet et Patrick Palmeri
Titre de la thèse : Modélisation multi-plateforme des processus atomiques dans les lanthanides moyennement ionisés. Application à l’étude des spectres d’émission de kilonovae observés lors de fusions d’étoiles à neutrons.
Description : La fusion d’étoiles à neutrons provoque une explosion gigantesque très lumineuse appelée kilonova éjectant de la matière chaude et radioactive dans l’espace environnant. Des réactions nucléaires vont avoir lieu et vont former des noyaux lourds tels que par exemple les lanthanides. La fusion d’étoiles à neutrons est donc la source principale d’éléments lourds.
Les structures atomiques des lanthanides sont gouvernées par le remplissage progressif de la sous-couche 4f donnant lieu à des configurations électroniques complexes comportant d’innombrables niveaux d’énergie très proches et donc une multitude de transition ce qui provoque une opacité très élevée dans ces milieux-là.
Malheureusement, les données atomiques relatives à ces éléments sont encore trop lacunaires, à la fois en quantité et en qualité, pour modéliser les kilonovae et comprendre davantage les lanthanides.
Le but de la thèse est donc de calculer par trois méthodes (relativistes ou non) différentes (CI+MBPT, MCDHF et HFR) les données atomiques de tous les lanthanides 4+ à 9+ ainsi que les opacités astrophysiques générées par ces éléments.
Nom : Sébastien Gamrath
Type de contrat : Assistant à mandat
Promoteurs : Pascal Quinet et Patrick Palmeri
Titre : Structures atomiques et processus radiatifs dans les ions lourds moyennement chargés. Application à l’étude d’objets astrophysiques.
Description : Etude théorique et semi-empirique de structures électroniques complexes et de processus radiatifs caractérisant des atomes neutres ou faiblement ionisés présentant un intérêt particulier en astrophysique, notamment pour la nucléosynthèse stellaire, la cosmochronologie et l’étude des objets compacts.
Physique Biomédicale
Nom : Éléonore Martin
Type de contrat : Assistant sous mandat
Promoteur(s) : Yves Gossuin et Quoc Lam Vuong
Titre de la thèse : Nanoparticules superparamagnétiques d’oxyde de fer : caractérisation magnétique et utilisation en résonance magnétique nucléaire
Description : Les nanoparticules d’oxyde de fer présentent des propriétés superparamagnétiques. Cette particularité les rend particulièrement appropriées pour de nombreuses applications, mais en particulier comme agents de contraste en imagerie par résonance magnétique nucléaire. Le but de cette thèse est de caractériser et d’expliquer la relaxation magnétique de ce type de particules, et leur emploi en résonance magnétique nucléaire, et ce par le biais à la fois d’expériences et de simulations numériques de type Monte Carlo.
Physique de l’Univers, Champs et Gravitation
Nom : Simon Pekar
Type de contrat : bourse FRIA
Promoteur : Andrea Campoleoni
Titre de la thèse : Carrollian higher-spin symmetries / Symétries Carrolliennes de spin élevé
Description : Ce projet a pour but d’explorer de manière systématique la limite Carrollienne (ultra-relativiste) des algèbres de dimension infinie qui sont à la base de la construction de Vasiliev des théories de jauge de spin élevé sur espace-temps (Anti) de Sitter.
Nom : Arnaud Delfante
Type de contrat : Bourse FRIA
Promoteur : Andrea Campoleoni
Titre de la thèse : Une approche fluide/gravitationnelle de la cosmologie holographique
Description : Le projet vise à développer de nouveaux paradigmes pour l’holographie dans des espaces asymptotiquement plats et de Sitter en utilisant les outils de la correspondance fluide/gravité. Cette dernière est, à l’origine, une dualité entre la théorie gravitationnelle d’Einstein avec une constante cosmologique négative en D+1 dimensions avec une théorie hydrodynamique relativiste en D dimensions. Cette correspondance admet une limite plate lisse, et dispose de symétries permettant d’obtenir un traitement uniforme de l’holographie dans les espaces plats et (Anti)-de Sitter. Nous prévoyons de l’utiliser pour fournir une interprétation holographique des théorèmes « soft » cosmologiques. Dans cette phase du projet, nous nous concentrerons sur les signatures cosmologiques de la seule description holographique microscopique disponible de la gravité de Sitter, qui implique également des particules de spin supérieur à deux.
Nom : David De Filippi
Type de contrat : Aspirant FNRS
Promoteur : Nicolas Boulanger
Titre de la thèse : Interprétation physique de la théorie de Vasiliev Description : Les équations de Vasiliev sont un système d’équations sensé encoder les interactions de champs de spin 0 (scalaire), 1 (photon), 2 (graviton) et une infinité de champs de spins plus élevés dans un espace-temps à courbure constante (anti-de Sitter). Leur formulation implique d’étendre l’espace-temps à des dimensions supplémentaires, non-commutatives. Les équations obtenues en appliquant la réduction originalement prescrite de ces dimensions présente des problèmes mathématiques importants. Le but de cette thèse est la recherche d’une procédure alternative qui permette d’encoder des conditions au bord physiques, en partie via l’étude de solutions exactes qui généralisent des solutions connues aux équations de la relativité générale.
Physique Nucléaire et Subnucléaire
Nom : Lorenzo Cimino
Type de contrat : Aspirant FNRS
Promoteur(s) : Claude Semay et Cintia Willemyns
Titre de la thèse : Etude des baryons hybrides dans une combinaison de la Chromodynamique Quantique à large-Nc et d’approches constituantes Description : L’interaction forte est l’une des 4 interactions fondamentales avec l’électromagnétisme, l’interaction faible et la gravitation. Elle décrit la force entre les quarks et les gluons, et par extension leurs états liés, les hadrons. La théorie physique décrivant cette interaction est appelée la chromodynamique quantique (QCD). Mathématiquement, il s’agit d’une théorie de jauge non-abélienne avec le groupe de jauge SU(3). L’une des difficultés de la QCD est que, à basse énergie dans le régime des hadrons, sa constante de couplage est plus grande que l’unité, empêchant ainsi tout développement perturbatif. D’autres techniques, comme la large-Nc QCD ou la QCD sur réseau, permettent de contourner ce problème et donc d’étudier les hadrons.
Hormis les hadrons « conventionnels » (baryons et mésons), la QCD autorise d’autres états « exotiques » comme les tetraquarks ou les glueballs. Le but de ma thèse est d’étudier les baryons hybrides, composés de trois quarks et un gluon de valence, en utilisant une combinaison de la large-Nc QCD et d’approches constituantes. Ces dernières consistent à résoudre une équation de Schrödinger à N-corps. Nous comptons le faire via une méthode appelée la théorie des enveloppes. Nous planifions l’obtention de résultats pour les spectres de masse et les propriétés dynamiques qui pourraient ainsi aider les expérimentateurs dans l’identification et la caractérisation de ces particules exotiques.
Nom : Ludovic Ducobu
Type de contrat : Assistant à mandat
Promoteurs : Yves Brihaye, Claude Semay
Titre de la thèse : Objets compacts dans des théories modifiées de la
gravitation
Description : La formulation de la théorie de la relativité générale par
Albert Einstein en 1915 a fondamentalement révolutionné notre compréhension de l’interaction gravitationnelle. Cependant, malgré ses succès nombreux et retentissants, cette théorie ne nous permet pas d’expliquer certains phénomènes importants comme le caractère accéléré de l’expansion de l’univers (que l’on attribue à la présence d’une forme d’énergie sombre) ou le fait que la matière visible ne semble correspondre qu’à environ 5% du contenu en masse et en énergie de l’univers observable (les 95% restants étant dès lors attribués à une forme de matière «exotique» appelée matière noire).
Pour tenter de résoudre ces problèmes, l’un des moyens les plus simples
est de conserver le formalisme de la relativité générale mais de modifier les équations fixant la manière dont la présence d’objets massifs influence la géométrie de l’espace-temps en ajoutant de nouveaux champs. Étant une composante fondamentale d’un grand nombre de modèles en physique théorique, les champs scalaires semblent des candidats de choix, au moins pour une première approche.
Le but de ma thèse est d’étudier l’influence de champs scalaires sur les objets compacts (étoiles à neutrons, trous noirs, . . .) connus dans le cadre de la relativité générale pour voir s’ils peuvent apporter des pistes de réponses à ces différents problèmes.
Nom : Chevalier Cyrille
Type de contrat : Aspirant FNRS
Promoteur(s) : Claude Semay et Vincent Mathieu
Titre de la thèse : Etude des états boules de glu à trois gluons dans une approche constituante de la Chromodynamique quantique
Description : Le modèle standard de la physique des particules permet une description jusqu’à présent inégalée du monde microscopique. Celui-ci décrit, entre autres, le comportement des quarks, particules constitutrices des nucléons (protons ou neutrons), en les faisant interagir par échange d’autres particules, appelées les gluons. Cette interaction est plus communément appelée l’interaction forte. Les gluons ne sont cependant pas cantonnés au rôle de médiateur pour lequel ils ont été introduits : les gluons semblent pouvoir s’assembler entre eux pour former des états liés, appelés dès lors boules de glu. L’étude de ces états consiste tant en un défi expérimental (mélange avec d’autres états) qu’en un défi théorique. En effet, le formalisme le plus utilisé, basé sur une expansion en diagrammes de Feynman, se prête très mal à la description de tels états de basse énergie et liés par interaction forte. Il est alors nécessaire d’avoir recours à d’autres approches. Parmi celles-ci, les approches constituantes tentent de contourner le problème en se ramenant à la résolution d’une équation de Schrödinger pour un potentiel adéquat. C’est cette approche qui va être appliquée à l’étude des boules de glus à trois gluons.
Chimie des Interactions Plasma-Surface
Nom prénom : Savorianakis Grégory
Type de contrat : Thèse sous le FRIA-FNRS
Promoteur : Konstantinidis Stéphanos
Co-promoteur : Voué Michel
Titre : Anisotropic and thermochromic vanadium dioxide platforms for highly tunable nanoplasmonic devices
Description : L’objectif de cette thèse de doctorat est de développer une plateforme anisotrope multicomposante qui exploite la résonance plasmonique des nanoparticules métalliques (NP) et la transition métal-isolant (MIT) du dioxyde de vanadium monoclinique (VO2) afin d’induire une forte accordabilité de la réponse optique. Le but est de synthétiser des couches minces composées de nanostructures de VO2 monoclinique, telles que des nanocolonnes inclinées ou droites, des spirales et des zigzags en utilisant la pulvérisation magnétron réactive dans une configuration de dépôt à angle rasant (GLAD) pour ensuite les couplées avec des nano-objets d’or sous forme de nanoparticules ou de disques. La synthèse est accompagnée de caractérisations optique et ellipsométrique poussées ainsi que de simulations numériques bi- et tridimensionnelles.