Objectifs est de présenter quelques principes essentiels de la physique de la matière condensée

Programme : Introduction à la physique des solides, Structure cristalline, Notions de symétrie, Réseau réciproque Diffusion et diffraction par un cristal, Liaisons cristallines, Vibrations dans les réseaux périodiques : chaînes linéaires monoatomiques et diatomiques, Densité d’états, Modèle de Debye, Relations avec les approches quantiques et statistiques, Phonons, Extension aux cristaux tridimensionnels Matrice dynamique, Modes acoustiques et optiques. Propriétés thermiques des isolants : conductivité thermique

Pré-requis: Connaissances de base en électromagnétisme, mécanique quantique et physique statistique.

Compétences attendues Résoudre les problèmes de la symétrie dans les solides en utilisant la diffraction des rayons X. Résoudre les les problèmes de la dynamique et des propriétés thermique dans les solides.

Objectifs: Donner des bases en thermodynamique des états de la matière

Programme: Rappels de Mécanique statistique. Potentiels thermodynamiques. Etudes des conditions d’équilibre, Fonction énergie interne Transformation de Legendre, Définition des potentiels thermodynamiques. Relations de Maxwell et coefficients thermodynamiques, Capacité calorifique. Coefficients d’expansion thermique et de compressibilité. Statistique des gaz idéaux Systèmes de fermions et bosons libres, Condensation de Bose-Einstein et notions de superfluidité et de supraconductivité. Transitions de phases du 1er ordre et 2ème, Chaleur latente, Modèle d'Ising

Pré-requis: Thermodynamique classique du niveau licence.

Compétences attendues: Savoir établir les fonctions de partition d’un système de particules. Résolution dans le cas simple de système de particules non-interagissantes (fermions et bosons) ; déduction des grandeurs thermodynamiques fondamentales : entropie, polarisation, aimantation, susceptibilité.

Objectifs: Acquérir les outils mathématiques nécessaires à la résolution des problèmes différentiels rencontrés en Physique

Programme: Les équations différentielles aux dérivées partielles : Séparation des variables en coordonnées cartésiennes, cylindriques, sphériques. Méthode de Frobenius. Les applications physiques en coordonnées cartésiennes Les applications physiques en coordonnées cylindriques : Les fonctions de Bessel, de Bessel modifiées. Les fonctions Gamma d’Euler et Bêta

Pré-requis: Connaissances de base en Mathématiques de niveau Licence Sciences et Techniques.

Compétences attendues: Savoir résoudre, à l’aide des méthodes adaptées, les équations différentielles linéaires homogènes qui interviennent dans les problèmes selon les coordonnées utilisées, maîtriser les fonctions Gamma et Bêta présentes dans le calcul intégral. Connaître et utiliser les différentes fonctions caractéristiques des systèmes de coordonnées.

Objectifs: Acquérir les connaissances nécessaires pour les Méthodes Numériques de résolution des problèmes de physique décrits par des équations différentielles aux dérivées partielles.

Programme: Calcul et Méthodes Numériques Appliquées aux Sciences des Matériaux, Interpolation et extrapolation : Minimisation ou maximisation : Recherche unidimensionnelle par dérivées premières. Méthodes linéaires à plusieurs variables. Programmation linéaire, Intégration des équations différentielles ordinaires : Méthode de Runge-Kutta Méthode des éléments finis

Pré-requis: Equations différentielles ordinaires et aux dérivées partielles

Compétences attendues: Savoir résoudre, à l’aide des méthodes numériques, les équations différentielles linéaires

Objectifs:

Acquérir l'expérience pratique de l'application des disciplines théoriques de la nanophysique en laboratoire expérimental

Programme : Effets Seebeck et Peltier, Emission thermoélectronique, Conductibilités thermique et électrique, Effet Zeeman, Résonance de spin électronique, Élasticité des matériaux, Diffraction des rayons X, Spectroscopie optique, Etude d'une cavité laser,Interférométrie de Speckle

Pré-requis: Connaissance des outils expérimentaux au niveau de L3 de la physique

Compétences attendues: Connaissance des méthodes expérimentales modernes de la nanophysique.

Objectifs: Acquisition des concepts et des outils du traitement du signal

Programme: Signaux, Generalites, Delta de Dirac, Energie d’Interaction, Convolution, Transformée de Fourier Discrète, Echantillonnage, Filtrage, Traitement des Données : Digitalisation, Lissage de Courbes

Pré-requis: Connaissances de base en Mathématiques et Informatique de niveau Licence Sciences et Techniques.

Compétences attendues: Connaître les principes, les possibilités et les limites des techniques du traitement du signal; les mettre en œuvre dans différentes applications en utilisant un langage de programmation ;communiquer à l’écrit les résultats obtenus.

Objectifs: Acquérir une compétence de communication professionnelle en anglais utilisable dans le quotidien d’un chercheur en sciences, à l’écrit mais surtout à l’oral.

Programme: Approfondissement linguistique, anglais universitaire et scientifique, registres de langue ; écoute et prise de notes, mise en situation d’expression et de conversation.

Pré-requis: Niveau B1 selon la norme européenne CECRL.

Compétences attendues: Niveau B2 selon la norme européenne CECRL. Pouvoir intégrer le programme de mobilité Erasmus+ où les cours scientifiques sont dispensés en anglais. Capacité à assister à un colloque scientifique international de manière constructive et à communiquer avec la communauté scientifique pour s’y intégrer.

Objectifs: L’objectif de ce module est d’initier les étudiants aux problématiques portant sur les modifications des propriétés physiques dans le domaine du nanomètre

Programme: Propriétés optiques, thermique, électronique et structurale de nanostructures. Objets nanoscopiques 3D, 2D, 1D et 0D. Boîtes et fils quantiques. Effet Hall quantique et de spin. Magnétorésistance géante et spintronique. Nano magnétisme et nano ferroélectricité.

Pré-requis: Connaissances de base en électromagnétisme, mécanique quantique et physique statistique.

Compétences attendues: Compréhension et capacité à résoudre des problèmes associés aux effets de taille et de dimensionnalité en physique de la matière condensée à l'échelle mésoscopique/nanométrique

Objectifs : Les concepts principaux de la démarche projet, le contexte organisationnel de cette démarche ainsi que les approches en matière de valorisation des résultats.

Programme : La démarche projet : introduction à la notion de projet, typologie et profils de projet, différents types d’ingénierie de projet, rôles et responsabilités des différents acteurs du projet, la « triple contrainte. Gérer le contenu du projet : découpage du projet en lots (méthodes et études de cas), méthodes de résolution de problèmes, priorisation, outils de gestion de projet. Gérer le budget du projet : méthodes d’estimation des coûts, catégories de coûts. Le projet et ses ressources humaines : chef de projet et son rôle, théorie de la motivation, gestion du changement, évaluation de la performance. Valorisation des résultats du projet : types de valorisation. Présentation power point, Etude de texte, Expression orale scénique….

Pré-requis: Culture générale en physique et disciplines technologiques de L3

Compétences attendues: Obtenir les connaissances dans gestion de projet visent à présenter les différentes étapes de la vie d’un projet, depuis sa conception, en passant par la conduite opérationnelle, jusqu’à la clôture des activités.

Objectifs: Acquérir des notions sur le fonctionnement de la recherche recherche scientifique et de l’innovation technologique.

Programme: Sur le métier du chercheur, le doctorat Histoire de la recherche scientifique, Structure de la recherche Diffusion quantification de la recherche scientifique, Recherche fondamentale et innovation technologique

Pré-requis: Anglais,

Compétences attendues: Présenter un travail de recherche, des résultats scientifiques sous forme d’un document écrit et oral.

Objectifs: Acquérir une compétence de communication professionnelle en anglais utilisable dans le quotidien d’un chercheur en sciences, à l’écrit mais surtout à l’oral.

Programme : Continuation de S1. Approfondissement linguistique, anglais universitaire et scientifique, registres de langue ; écoute et prise de notes, mise en situation similaire à celle d’une communication en colloque international suivie d’une interaction avec l’auditoire (soutenance orale).

Pré-requis: Niveau B1 selon la norme européenne CECRL

Compétences attendues: Niveau B2 selon la norme européenne CECRL. Pouvoir intégrer le programme de mobilité Erasmus+ où les cours scientifiques sont dispensés en anglais. Capacité à exposer sa recherche lors d’un colloque international et à répondre de manière professionnelle aux questions de l’auditoire.

Objectifs: Acquérir les outils mathématiques nécessaires à la résolution des problèmes rencontrés en Physique.

Programme: Les applications physiques en coordonnées sphériques : Les fonctions de Legendre, de Legendre associées, les harmoniques sphériques. Les équations différentielles inhomogènes et les fonctions de Green, réponse des oscillateurs linéaires aux forces discontinues. Problèmes de valeurs limites du second ordre, Problèmes de Sturm-Liouville (valeurs propres, fonctions propres). Le calcul variationnel : minimisation sous contrainte, Fonctionnelle, Equation d’Euler Lagrange et systèmes de Sturm-Liouville

Pré-requis: Connaissances de base en Mathématiques de niveau Licence Sciences et Techniques et le Module Mathématiques appliquées à la Physique - I

Compétences attendues: Savoir résoudre les équations différentielles inhomogènes à l’aide des fonctions de Green, savoir appliquer le principe variationnel à la minimisation d’une fonctionnelle. Connaître et utiliser les différentes fonctions caractéristiques des systèmes de coordonnées.

Objectifs: Donner un aperçu de l’approche physique de l’électrodynamique et de la mécanique des milieux continus. Couplages entre propriétés diélectriques magnétiques et mécaniques.

Programme. Du milieu discret au milieu continu. Approximation du milieu continu. Elasticité linéaire des milieux isotropes, comportement viscoélastiques et plastiques, fractures. Résolution physique de quelques problèmes simples : barres, plaques minces (équation de Föppl van Karman), contact hertzien, matériaux multiphasés. Tension et énergie de surface, mécanique des couches minces, adhésion, fracture, tribologie (frottements statique et dynamique,loi d’Amontons-Coulomb, modèle de Rice et Ruina, instabilité stick-slip). Mécanique des matériaux cristallins (théorie élastique des dislocations, plasticité, modèle de Frenkel- Kontorova,phases commensurables et incommensurables, dynamique de la phase incommensurable). Propriétés diélectriques : description électrodynamique d’un milieu continu : polarisation électrique, fonction diélectrique, tenseur des susceptibilités). Propriétés diélectriques des surfaces. Milieux inhomogènes, approximations du milieu effectif. Optique cristalline : biréfringence, pouvoir rotatoire, effet photoélastique, composants acousto-optiques. Ferroélectricité, piézoélectricité : Effet du champ électrique. Effet de la contrainte mécanique. Propriétés magnétiques : description macroscopique (aimantation, tenseur des susceptibilités magnétiques), origine microscopique de l’aimantation, diamagnétisme et paramagnétisme, ferromagnétisme et antiferromagnétisme. Effets et matériaux opto-magnétiques (effets Kerr, Faraday, Cotton-Mouton).

Pré-requis: Bases du calcul tensoriel, électromagnétisme dans le vide

Compétences attendues

Objectifs: Acquérir une vision globale des nanotechnologies et de leurs applications.

Programme: Présentation et voies de synthèse des nanomatériaux: nanocristaux et clusters, nanofibres, nanocornes, nanotubes, fullerènes, métamatériaux, matériaux nanoporeux et structures core/shell. Les stratégies technologiques pour la nanoarchitecture: procédés lift-off, approches top-down et bottom-up, auto-organisation. Applications à l’électronique, aux capteurs et détecteurs en biologie.

Pré-requis: Culture générale en physique et technologie

Compétences attendues: Connaître les grands types de nano-objets Connaître des procédés et méthodes d’élaboration de nano-objets

Objectifs: Acquérir les connaissances sur les structures électroniques des matériaux et le lien entre structure et propriétés.

Programme : Les électrons dans un solide, modèle de Drude, modèle de Sommerfeld. Structure électronique des cristaux : Théorie des bandes, Hamiltonien cristallin et approximation de Born-Oppenheimer, Approximation des électrons indépendants, Cas des cristaux : Théorème de Bloch, Théorie des bandes, Propriétés statistiques des électrons. Propriétés des électrons de Bloch, Théorème de Wannier et conséquences, Dynamique des électrons de Bloch. Approximation de la masse effective. Transport électronique, Modèles classiques. Limitations, Mécanismes microscopiques., Interaction électrons/phonons, électrons/impuretés, électrons/défauts, Théorie de Boltzmann. Effets de confinement Gaz d’électrons 2D. Realisations et applications. Transport dans les nanostructures. Cristaux semiconducteurs

Pré-requis: Mécanique quantique, physique statistique, symétrie dans les solides

Compétences attendues. Résoudre des problématiques des propriétés électroniques dans les solides, en particulier dans les semi-conducteurs,

Objectifs: Acquérir l'expérience pratique de l'application des disciplines théoriques de la nanophysique en laboratoire expérimental

Programme : Observations des transitions de phase en microscopie optique polarisée. Réalisation de cellules de cristaux liquides; spectroscopie d'impédance. Electro-optique des cristaux liquides. Mesure du seuil de Freedericks sur du PDLC. Dynamique des défauts macroscopique sous champ électrique. Propriétés électroniques d'un semi-conducteur. Ferroélectricité. Ferromagnétisme. Effet photovoltaïque. Etude des matériaux par spectroscopie IR à transformée de Fourier

Pré-requis: Connaissance des outils expérimentaux au niveau de L3 de la physique

Compétences attendues: Connaissance des méthodes expérimentales modernes de la nanophysique.