LABORATOIRE DE PHYSIQUE THEORIQUE DE LA MATIERE CONDENSEE

 

PRESENTATION


Laura MESSIO

Maître de conférences UPMC

Tour 12/13 - 5ème étage, bureau 516,

Tél: 01 44 27 84 26

Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.

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 UPMC

Tour 12/13 - 5ème étage, bureau 516,

Tél: 01 44 27 84 26

Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.

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...



 

CV

CV
 

Je suis maître de conférence au LPTMC depuis septembre 2013.

 

J'ai fait un post-doctorat

- A l'IPhT (CEA Saclay) avec Olivier Parcollet (2012-2013) sur les systèmes quantiques fortements corrélés

- A l'ITP (EPFL) avec Frédéric Mila (2010-2012) sur les modèles SU(N) rencontrés en atomes froids

 

J'ai effectué ma thèse avec Claire Luillier au LPTMC (2007-2010) sur les systèmes magnétiques frustrés

 

J'ai fait le M2 Systèmes dynamiques et statistiques de la matière complexe, à l'UPMC.

 

Mon CV en [PDF]

  

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

     [TD_Hubbard2sites_Heisenberg_enonce]
     [TD_Hubbard2sites_Heisenberg_correction]

TD2 : Graphène (two parts)

     [TD_Grapĥene_part1_enonce]
     [TD_Grapĥene_part1_correction]
     [TD_Graphene_part2_enonce]
     [TD_Graphene_part2_correction]

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

TD3 : The Schrieffer-Wolff transformation

     [TD_Schrieffer-Wolff_enonce]
     [TD_Schrieffer-Wolff_correction]

TD4 : The Matsubara Green's functions

     [TD_Green_s_Function_enonce]
     [TD_Green_s_Function_correction]

TD5 : The Landau model of Fermi liquids

     [TD_Landau_Fermi_liquids_enonce]
     [TD_Landau_Fermi_liquids_correction]

TD6 : Schwinger boson mean-field theory

     [TD_SBMFT_enonce]
     [TD_SBMFT_correction]

TD : The Jordan-Wigner transformation

     [TD_Jordan_Wigner_enonce]
     [TD_Jordan_Wigner_correction]

TD : The Gross-Neveu model

     [TD_Gross_Neveu_enonce]
     [TD_Cross_Neveu_correction]

 

Les devoirs à la maison :

     [Homework_2017-18]
     [Homework_2017-18_correction]

 

Les anciens examens :

     [Examen_2016-17]
     [Examen_2016-17_correction]

 

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) )

 


 

Publications

PUBLICATIONS

 

[17] Chiral Spin Liquid on a Kagome Antiferromagnet Induced by the Dzyaloshinskii-Moriya Interaction
L. Messio, S. Bieri, C. Lhuillier, and B. Bernu
Phys. Rev. L 118, 267201 (2017)
.

[17] Evidence for a spinon Fermi surface in the triangular S=1 quantum spin liquid Ba3NiSb2O9
B. Fåk, S. Bieri, E. Canévet, L. Messio, C. Payen, M. Viaud, C. Guillot-Deudon, C. Darie, J. Ollivier, and P. Mendels
Phys. Rev. B 95, 060402 (2017).

[16] Projective symmetry group classification of chiral spin liquids
S. Biéri, C. Lhuillier, L. Messio
Phys. Rev. B 93, 094437 (2016).

[15] Quantum Monte-Carlo for correlated out-of-equilibrium nanoelectronics devices
R. E. V. Profumo, C. Groth, L. Messio, O. Parcollet and X. Waintal
Phys. Rev. B  91, 245154  (2015).

[14] TRIQS: A Toolbox for Research on Interacting Quantum Systems
O. Parcollet, M. Ferrero, T. Ayral, H. Hafermann, I. Krivenko, L. Messio and P. Seth
Computer Physics Communications 196, 398 (2015).

[13] Gapless chiral spin liquid in a kagome Heisenberg model
S. Bieri, L. Messio, B. Bernu and C. Lhuillier
Phys. Rev. B  92, 060407  (2015).

[12] Competition between three-sublattice order and superfluidity in the quantum 3-state Potts model of ultracold bosons and fermions on a square optical lattice
L. Messio, P. Corboz, F. Mila
Phys. Rev. B, 88, 155106  (2013).etry numbers.

[11] Time reversal symmetry breaking chiral spin liquids: Projective symmetry group approach of bosonic mean-field theories
L. Messio,  C. Lhuillier and G. Misguich
Phys. Rev. B, 87, 125127 (2013).

[10] Entropy dependence of correlations in one-dimensional SU(N) antiferromagnets
L. Messio and F. Mila
Phys. Rev. Lett., 109, 205306 (2012).

[9] Kapellasite: a kagome quantum spin liquid
B. Fak, E. Kermarrec, L. Messio, B. Bernu, C. Lhuillier, F. Bert, P. Mendels, B. Koteswararao, F. Bouquet, J. Ollivier, A. D. Hillier, A. Amato, R. H. Colman and A. S. Wills
Phys. Rev. Lett., 109, 037208 (2012).

[8] Three-sublattice order in the SU(3) Heisenberg model on the square and triangular lattice
B. Bauer, P. Corboz, A. M. Läuchli, L. Messio, K. Penc, M. Troyer and F. Mila
Phys. Rev. B, 85, 125116 (2012).

[7] The kagome antiferromagnet: a chiral topological spin liquid ?
L. Messio, B. Bernu and C. Lhuillier,
Phys. Rev. Lett., 108, 207204 (2012).

[6] Lattice symmetries and regular states in classical frustrated antiferromagnets
L. Messio, C. Lhuillier and G. Misguich,
Phys. Rev. B, 83, 184401 (2011).

[5] Schwinger-boson approach to the kagome with Dzyaloshinskii-Moriya interactions: phase diagram and dynamical structure factors
L. Messio, O. Cepas and C. Lhuillier,
Phys. Rev. B, 81, 064428 (2010).

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

[3] Thermal destruction of chiral order in a two-dimensional model of coupled trihedra
L. Messio, J.-C. Domenge, C. Lhuillier, L. Pierre, P. Viot and G. Misguich,
Phys. Rev. B, 78, 054435 (2008).

[2] Chirality and Z2 vortices in an Heisenberg spin model on the Kagomé lattice
J.-C. Domenge, C. Lhuillier, L. Messio, L. Pierre and P. Viot,
Phys. Rev. B, 77, 172413 (2008).

[1] 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)

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]