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Physique de la matière condensée

PHY47xC

Vidéo de présentation

La physique de la matière condensée étudie les propriétés de la matière de forte densité atomique, comme les solides et les liquides... mais aussi des matériaux intermédiaires entre les deux (e.g. les cristaux liquides). Il s'agit d'un domaine de la physique très riche en phénomènes, et qui fait partie des domaines les plus actifs d'aujourd'hui. Le MODAL "Physique de la matière condensée" permet de se familiariser avec quelques uns de ses aspects proches de la recherche actuelle. Six Options (regroupant entre 2 et 4 élèves) sont proposées :


(a) l'Option "Supraconductivité" où les élèves produisent leurs propres supraconducteurs et mettent en évidence leurs propriétés, telles que la perte de résistance électrique, l'expulsion du champ magnétique ou encore la lévitation magnétique ;
 
(b) l'Option "Semi-conducteurs" où les élèves se familiarisent avec la physique des semi-conducteurs par la réalisation de plusieurs expériences mettant en évidence leurs propriétés originales ;


(c) l'Option "Microscopie électronique, structure atomique de la matière et  nanoobjets" où les élèves produisent leurs propres nanoobjets, se familiarisent avec la physique de la microscopie électronique et l'utilisent pour étudier la structure atomique de la matière ;

(d) l'Option "Instabilité et phénomènes non linéaires en hydrodynamique" qui regroupe deux expériences, toutes les deux dédiées à l'étude des instabilités hydrodynamiques à la frontière entre l'ordre (régime laminaire) et le chaos (régime turbulent) :

- l'expérience "Étude de réseaux de tourbillons (uni- ou bi-dimensionnels)" où les élèves étudient la frontière entre l'ordre et le chaos à travers la dynamique des tourbillons créés grâce à la force de Laplace ;

- l'expérience "Gouttes rebondissantes" où les élèves étudient la frontière entre l'ordre et le chaos et la dualité onde-particule à travers la dynamique de gouttes rebondissantes sur la surface d'un liquide qui oscille à haute fréquence ;

(e) l'Option "Matière molle" où les élèves conduisent un réel projet de recherche dans le domaine des liquides ou des matériaux à la frontière entre les liquides et les solides (e.g. cristaux liquides, gels, mousses, ...), par exemple la caléfaction des gouttes sur une surface chaude, les mouvements des gouttes sur des fibres, ou encore des éclatements des bulles résolus en temps.

(f) l'Option "Plasmons de surface" où les élèves explorent les oscillations collectives des électrons de conduction dans les métaux (entre autres responsables pour des couleurs des nanoparticules et des verres colorés) et étudient comment leurs propriétés peuvent être exploités dans la production des capteurs sensibles aux indices optiques des matériaux ainsi que  dans la création des gradients thermiques bien contrôlés.

Seulement une Option peut être suivie dans une période donnée. Les descriptions détaillées des six Options de ce MODAL peuvent être consultées en cliquant sur les liens correspondant.

Informations valables pour les trois MODAL de Physique (PHY47xA & PHY47xB & PHY47xC (x = 2, 3, 4) ) :

Les trois MODAL de Physique ("Physique des plasmas et des particules élémentaires", "Physique des lasers et applications" et "Physique de la matière condensée") seront ouverts en P2, P3 et P4. Cependant, toutes les Options des ces trois MODAL ne seront pas forcement proposées à chaque période. La répartition des Options sur les trois périodes dépendra du nombre d'élèves inscrits, des préférences des élèves inscrits et des disponibilités des enseignants.

La démarche adoptée dans les trois MODAL de Physique sera proche d'un travail de recherche et visera la compréhension des phénomènes fondamentaux à partir de leur manifestation expérimentale. Pour la plupart de ces thèmes, les premières séances consisteront en une familiarisation expérimentale en observant des phénomènes simples dans des conditions bien caractérisées. Leur interprétation s'effectuera en faisant appel à un aller-retour entre expérimentation et modélisation théorique, en s'appuyant sur des cours et/ou des documents écrits.

La majeure partie du module sera ensuite consacrée à un projet sur un sujet proche de ceux étudiés en laboratoire de recherche. Dans cette phase, les élèves disposent en général d'un grand degré de liberté pour mener le travail, qui peut être orienté selon leur choix.

Durant tout le module, la méthode de travail de recherche requerra entre autres d'utiliser son sens physique, de se questionner sur la pertinence et sur les limites des mesures effectuées et de faire preuve de sens critique vis-à-vis de son propre travail. Le module se terminera par une présentation orale individuelle du chaque élève et par un rapport rédigé en binôme.