LABORATOIRE DE PHYSIQUE THEORIQUE DE LA MATIERE CONDENSEE

PRESENTATION


Laura MESSIO

Maître de conférences à Sorbonne Université

Tour 12/13 - 5ème étage, bureau 516 (campus Jussieu)

Tél: 01 44 27 84 26

laura.messio(at)lptmc.jussieu.fr

Mots clés : systèmes magnétiques frustrés 2D, liquides de spins, solides de liens de valence,
ordre de Néel, vortex, chiralité, algorithme Wang-Landau, systèmes fortement corrélés hors équilibre...

Key words : frustrated 2D spin systems, spin liquids, valence bond solids,
Néel order, vortices, chirality, Wang-Landau algorithm, out of equilibrium strongly correlated systems...


 

PRESENTATION


Laura MESSIO

Maître de conférences à Sorbonne Université

Tour 12/13 - 5ème étage, bureau 516 (campus Jussieu)

Tél: 01 44 27 84 26

laura.messio(at)lptmc.jussieu.fr

Mots clés : systèmes magnétiques frustrés 2D, liquides de spins, solides de liens de valence,
ordre de Néel, vortex, chiralité, algorithme Wang-Landau, systèmes fortement corrélés hors équilibre...

Key words : frustrated 2D spin systems, spin liquids, valence bond solids,
Néel order, vortices, chirality, Wang-Landau algorithm, out of equilibrium strongly correlated systems...


 

Publications

PUBLICATIONS

Link to arXiv with almost all my publications: link arXiv Messio, except these two:

The influence of surface tension gradients on drop coalescence
F. Blanchette, L. Messio and J. W. M. Bush,
Physics of Fluids, 21, 072107 (2009).

Experimental observation using particle image velocimetry of inertial waves in a rotating fluid [Site du FAST]
L. Messio, C. Morize, M. Rabaud and F. Moisy,
Exp. Fluids 2007, 44, 519-528 (2008).

 

Mon manuscrit de thèse, ainsi que la présentation se trouvent sur le site des [Thèses en ligne]

(Titre : Etats fondamentaux et excitations de systèmes magnétiques frustrés, du classique au quantique)


 

Enseignement

ENSEIGNEMENT

 

TD : Physique de la matière condensée en M2 de Physique [ICFP] à l'ENS (2016-)

 

TD et TP : Physique numérique en L2 de Physique (Python) [2P022] à l'[UPMC] (2013-2014)

 

TD et TP : Physique numérique en L3 de Physique (C++) [3P002] à l'[UPMC] (2013-)

 

TD et TP : Physique numérique en L3 de Physique à l'[ENS Cachan], parcours [Phytem] (2013-)

 

TD : Physique statistique I de M1 en Physique a l'[EPFL] (2011-2012)

 

TD : Mécanique quantique II de M1 a l'[EPFL] (2010-2012)

 

TD : physique (LP104) en L1 BGPC (Biologie-Géologie-Physique-Chimie) a l'[UPMC] (2008-2010)

 

Cours et TD : Eléments d'algorithmique en prépa HEC (niveau L1) voie scientifique au lycee Hélene Boucher (2007-2008)

Voici les énoncés des TD et leur corrections :
[énoncé TD1] et [corrigé TD1]
[énoncé TD2] et [corrigé TD2]
[énoncé TD3] et [corrigé TD3]
[énoncé TD4] et [corrigé TD4]
[énoncé TD5] et [corrigé TD5]
[énoncé TD6] et [corrigé TD6]
[énoncé TD7] et [corrigé TD7]
avec pour terminer des exercices d'entraînement inspirés de concours : [énoncé TD8]

 

ICFP

ICFP Physique de la Matière Condensée

 

Notes de cours de Benoît Douçot :

Chapitre 1 : Systèmes électroniques quasi-libres

[Course_01]
[Course_02]
[Course_03]
[Course_04]
[Course_05]
[Course_06]

Chapitre 2 : Systèmes électroniques unidimensionnels en interaction

[Course_07]
[Course_08]
[Course_09]
[Course_10]
[Course_11]

Chapitre 3 : Introduction à l'effet Kondo

[Course_12]
[Course_13]
[Course_14]

 

Les énoncés et corrections de TD :

Les TD notés TDX sont à préparer à la maison et seront corrigés en classe.

Les TD notés TDX_M sont donnés en supplément et ne seront pas abordés en classe.

Vous pouvez bien sûr poser des questions les concernant aux enseignants !

 

TD1 : The Hubbard model on two sites, the Heisenberg Hamiltonian (3*2h)

     [TD_Hubbard2sites_Heisenberg_enonce]
     [TD_Hubbard2sites_Heisenberg_correction]

TD2 : Quantum dot coupled to reservoirs in and out of equilibrium (see [Homework_2017-18] below)

     [TD_Stationary_current_enonce]
     [TD_Stationary_current_correction]

TD : The Green's functions

     [TD_Greens_functions_enonce]

TD : Graphène (two parts)

     [TD_Graphene_part1_enonce]
     [TD_Graphene_part2_enonce]

     Lien vers le cours de Jean-Noël Fuchs, sur les isolants topologiques : http://jnfuchs.monsite-orange.fr/

TD : The Schrieffer-Wolff transformation

TD : The Landau model of Fermi liquids

TD : Schwinger boson mean-field theory

TD : The Jordan-Wigner transformation

TD : The Gross-Neveu model

 

Les devoirs à la maison :

     [Homework_2017-18]

Les anciens examens :

     [Examen_2016-17]

     [Examen_2017-18]

 

Les références :

     Lien vers le cours de Jean-Noël Fuchs, sur les isolants topologiques : http://jnfuchs.monsite-orange.fr/

 

 

Recherche

RECHERCHE

 

I work on spin models encountered in a large number of experimental compounds like Herbertsmithite, Kapellasite... These two cited materials are well described by interacting spins S=1/2 on the nodes of a kagome lattice (they are Mott insulators).
 
Kapellasite xx; Sounion Mine No. 19, Laurion, GR; NS
        Herbertsmithite                            Kapellasite
 
Depending on the interactions (first neighbors, second neigbours, ferro/antiferromagnetic, multi-spin exchange, Dzyaloshinskii-Moriya interactions,... ), the phase of the ground state can have very unexpected properties (spin liquids, Néél orders with large unit cells, valence bond solids...).

I am interested in the description and characterization of all these phases and in the different methods used to track them. Among them are Schwinger boson mean-field theory, exact diagonalization, quantum Monte Carlo simulations...

 

Spin liquids

Spin liquids are exotic phases quite difficult to apprehend as few simple and eloquent examples exist. They are unordered... but not disordered phases with topological properties, fractional excitations. Phase transitions between different spin liquids can occur. 

Two mean-field theories on discrete lattices easily lead to the obtention of spin liquids: the fermionic and bosonic mean-field theories.

Both of them are derived to approximate unsolvable spin model (here, an example of first, second and third neighbor interactions on the kagome lattice):

The projective symmetry group classification distinguish the different spin liquids through quantum symmetry numbers. We have adapted this theory to include time-reversal symmetry breaking phases (Phys. Rev. B, 87, 125127 (2013), Phys. Rev. B 93, 094437 (2016))

We have applied these theories to the kagome lattice with first neighbor interactions ( Phys. Rev. B  92, 060407  (2015)) and with Dzyaloshinskii-Moriya interaction (Phys. Rev. Lett., 108, 207204 (2012), Phys. Rev. L 118, 267201 (2017) to describe Herbertsmithite. In the case of Kapellasite, further neighbor interactions are needed (Phys. Rev. Lett., 109, 037208 (2012)).

 

Néel ordered phases

Frustration (as encountered on the antiferromagnetic triangle), induces unusual Néel orders. From symmetry condiderations, a list of 'symmetric' Néel orders can be established, leading to new proposals for the ground states of kagome compounds. For example, the cuboc2 order is supposed to have similarities with the spin liquid encountered in Kapellasite.

The classical limit of these frustrated spin models, although their apparent simplicity, is already a very rich problem. I have studied the possibility to obtain chiral orders and vortices in long range ordered classical phases (Phys. Rev. B, 83, 184401 (2011) ).

 

Electronic out of equilibrium systems

I am also interested in out of equilibrium strongly correlated systems and participate to the [TRIQS] project.

I have contributed to the elaboration of a new algorithm describing the real time evolution of interacting quantum dots, using the Keldysh technic (Computer Physics Communications 196, 398 (2015) )

 


Divers

DIVERS

 

Latex

With Linux, you can use Kile to write .tex document and compile them.
To manage your bibliography, you can use Jabref ( documentation in french here )
 

Coding

To follow the changes from your collaborators to codes or documents, you can use GIT ( documentation in french here) .
To code in PYTHON for scientific programs, you can use SCIPY.
To discover the FORTRAN coding langage from scratch, you can have a look at the lecture from Philippe Depondt (in french) : [Documents de physique numérique de Phytem]