ANR - Manipulation optique de domaines magnétiques par faisceaux laser annulaires et nanophotonique plasmonique // ANR - Optical manipulation of magnetic domains using annular laser beams and plasmonic nanophotonics

La croissance exponentielle des données numériques, portée par l'intelligence artificielle, le calcul haute performance et le cloud, nécessite de nouveaux concepts de mémoires non volatiles, rapides et sobres en énergie. Les mémoires magnétiques fondées sur les matériaux spintroniques constituent une voie très prometteuse, mais leur développement demande de nouvelles méthodes permettant d'écrire, déplacer et contrôler l'information magnétique sans courant électrique, sans échauffement Joule important et sans architectures complexes.
Ce projet de thèse vise à développer une compréhension expérimentale et physique de la manipulation optique de domaines magnétiques à l'aide de faisceaux laser annulaires. Dans des multicouches Pt/Co/Pt à anisotropie magnétique perpendiculaire, les impulsions laser femtosecondes peuvent contrôler l'aimantation et déplacer des domaines par des gradients thermiques et magnétiques induits optiquement. Le doctorant étudiera la relation entre commutation tout optique, mouvement de parois de domaines et effet de pince optique induit par des faisceaux annulaires.
Le projet explorera ensuite l'apport de la nanophotonique plasmonique afin d'amplifier localement les champs optiques et les gradients thermiques. Cette partie sera menée en collaboration avec CIC nanoGUNE, en combinant géométries de pinces optiques, nanostructures plasmoniques et confinement de la lumière à l'échelle nanométrique. L'objectif à long terme est d'établir de nouveaux principes pour des dispositifs de mémoire magnétique contrôlés par lumière structurée, rapides, sans contact et à faible consommation d'énergie.
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The exponential growth of digital data, driven by artificial intelligence, cloud computing and high-performance computing, calls for new memory concepts combining non-volatility, ultrafast operation and very low energy consumption. Magnetic memories based on spintronic materials are promising candidates, but their future development requires new approaches to write, move and control magnetic information without electrical currents, Joule heating or complex nanofabricated tracks.
This PhD project aims to develop a detailed experimental and physical understanding of optical manipulation of magnetic domains using annular femtosecond laser beams. In Pt/Co/Pt multilayers with perpendicular magnetic anisotropy, femtosecond laser pulses can control magnetization and displace magnetic domains through optically induced thermal and magnetic gradients. The PhD student will investigate the relation between all-optical switching, domain-wall motion and annular-beam-driven optical tweezer effects.
The project will then explore how plasmonic nanostructures can locally enhance optical fields and thermal gradients. This part will be developed in collaboration with CIC nanoGUNE by combining laser-tweezer geometries, plasmonic nanostructures and nanoscale optical confinement. The long-term ambition is to establish new principles for magnetic-memory devices controlled by structured light, with ultrafast, contactless and low-energy operation.
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Début de la thèse : 01/10/2026
WEB : https://spin.ijl.cnrs.fr

Financement d'un établissement public Français

Université de Lorraine

606 C2MP - CHIMIE MECANIQUE MATERIAUX PHYSIQUE

Le candidat devra posséder une solide formation en physique de la matière condensée, nanophysique, science des matériaux ou optique. Des connaissances en magnétisme, spintronique, optique laser, phénomènes ultrarapides, couches minces ou nanofabrication seront appréciées. Le projet est principalement expérimental et nécessite une forte motivation pour le travail sur montages optiques, films minces magnétiques, imagerie et analyse de données. Le candidat devra faire preuve de curiosité scientifique, d'autonomie, de rigueur et d'un intérêt pour le travail dans un environnement international entre Nancy et nanoGUNE.
The candidate should have a strong background in condensed matter physics, nanophysics, materials science or optics. Knowledge of magnetism, spintronics, laser optics, ultrafast phenomena, thin films or nanofabrication will be highly appreciated. The project is mainly experimental and requires strong motivation for hands-on work with optical setups, magnetic thin films, imaging techniques and data analysis. Scientific curiosity, autonomy, rigor and motivation for collaborative research in an international environment between Nancy and nanoGUNE are essential.