Thèse : Études numériques de texture magnétique dans des échantillons à symétrie de révolution en prése — CNRS

Sujet de thèse :

Le projet de thèse s'inscrit dans le cadre du projet ANR-DIWINA multi-partenaires (Néel, Spintec, CMAP, INRIA) dont le but est le développement d'une plateforme en accès libre de jumeaux numériques pour la spintronique. Il s'agit d'un projet ambitieux du point de vue de la Physique et de développement logiciel en collaboration étroite avec les physiciens numériciens rattachés à DIWINA. Le projet de l'étudiant, attaché au laboratoire Néel, sera à l'interface entre la Physique fondamentale avec l'insertion de nouveaux termes physiques comme l’interaction de Dzyaloshinskii-Moriya (DMI) [Dzy, Mor]et l’effet Hall extraordinaire (Spintronique) dans notre plateforme logicielle FeeLLGood version opensource, librement accessible à la communauté scientifique (https://feellgood.neel.cnrs.fr/) Comme affiché dans le projet DIWINA, il sera en charge dans un premier temps de l’analyse mathématique et de l’implémentation de l’interaction DMI. Cette interaction donne lieu à des structures de spin particulières, telles que les parois de domaines chirales et les skyrmions, qui sont particulièrement pertinentes dans notre contexte.

En pratique, le champ effectif micromagnétique dans l’équation de Landau-Lifshitz-Gilbert doit être complété par un terme proportionnel à ∇ × m, dont le facteur de proportionnalité peut être obtenu à partir de calculs ab initio [Yan]. L’introduction de tous ces termes dans la formulation numérique de l’équation de la dynamique de l’aimantation doit être réalisée avec une grande prudence. La structure physique des équations (par exemple la dissipation d’énergie) doit être préservée afin d’obtenir la dynamique correcte.

La stabilité et l’ordre de convergence de la méthode proposée doivent être étudiés en parallèle du développement du code. Dans un second temps, faisant suite au projet DIWINA, nous comptons insérer de nouveaux termes de la spintronique pour traiter la dynamique de textures magnétiques comme les parois de domaines dans de nouveaux systèmes tubulaires cœur-coquille, ainsi que dans les nanofils étudiés expérimentalement au laboratoire. L’étudiant mettra en œuvre les outils d’analyses numériques développées dans le cadre de DIWINA. Dans le quotidien de l'étudiant, il sera en charge de faire du développement mathématique de formulations, de tester leur implémentation dans FeeLLGood, et de mener un grand nombre de simulations micromagnétiques, d'exploiter les résultats générés et de les synthétiser dans le cadre de rapports.

Compétences attendues :

• physique de l’état solide, transport, magnétisme et micromagnétisme, onde de spin
• visualisation et analyse de donnée
• modélisation et méthodes numériques
• programmation (C++ et Python)

Contexte :

Le candidat s’intégrera à une équipe restreinte dont le coeur de métier est la simulation micromagnétique et le transport, ainsi qu’une équipe élargie qui a aussi l’expertise de techniques d’imageries magnétiques. S

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Le Centre national de la recherche scientifique est l’une des plus importantes institutions publiques au monde : 34 000 femmes et hommes (plus de 1 000 laboratoires et 200 métiers), en partenariat avec les universités et les grandes écoles, y font progresser les connaissances en explorant le vivant, la matière, l’Univers et le fonctionnement des sociétés humaines. Depuis plus de 80 ans, y sont développées des recherches pluri et interdisciplinaires sur tout le territoire national, en Europe et à l’international.

Le lien étroit que le CNRS tisse entre ses missions de recherche et le transfert vers la société fait de lui un acteur clé de l’innovation en France et dans le monde. Le partenariat qui le lie avec les entreprises est le socle de sa politique de valorisation et les start-ups issues de ses laboratoires (près de 100 chaque année) témoignent du potentiel économique de ses travaux de recherche.

Le Centre national de la recherche scientifique est un organisme public de recherche pluridisciplinaire placé sous la tutelle du ministère de l’Enseignement supérieur, de la Recherche et de l’Innovation.

C’est l’une des plus importantes institutions publiques au monde : 33 000 femmes et hommes (dont plus de 16 000 chercheurs et plus de 16 000 ingénieurs et techniciens), en partenariat avec les universités et les grandes écoles, y font progresser les connaissances en explorant le vivant, la matière, l’Univers et le fonctionnement des sociétés humaines.

Depuis plus de 80 ans, le CNRS développe des recherches pluri et interdisciplinaires sur tout le territoire national, en Europe et à l’international. Le lien étroit entre ses missions de recherche et le transfert vers la société fait du CNRS un acteur clé de l’innovation en France et dans le monde.

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