Cette section a pour objet de présenter brièvement les différentes activités pédagogiques et administratives dans lesquelles j'ai été impliqué au cours de ma carrière.
J'ai tout d'abord été responsable de la partie "optique" du pool de TPs de Licence (entre 1994 et 1998) et encadré les "TP Newtone" (TP visant à sensibiliser les étudiants aux problèmes rencontrés lors du développement d'un banc de mesure). Entre 1999 et 2011, J'ai participé au développement des TP "magnétisme" en Master 1 de Physique (et Physique-Chimie) et tout au long de ma carrière, j'ai travaillé à la mise en place de différents TPs permettant d'illustrer le cours de Physique du Solide de Master I. A partir de 2007 une partie (puis la totalité) de ces TPs ont été développés à l'Institut Néel.
Pendant quatre ans (1995-1999), j'ai eu l'occasion d'encadrer plusieurs cours et TDs de Licence et Maîtrise au près des étudiants handicapés moteur de l'université (SAUH). Cette activité consistait à reprendre les cours assurés dans la filière "normale" et, effectuer les travaux dirigés. J'ai ainsi eu l'occasion de suivre deux étudiants tout au long de leur cursus en assurant des enseignements dans un large spectre de matières : électrodynamique, mécanique analytique, mécanique statistique,...
Entre 2001 et 2007, j'ai encadré les travaux dirigés de Physique du Solide en Master I de physique et Physique-chimie. J'ai également encadré ceux de mécanique quantique en L3 (2006-2011 et depuis 2021) et M1 (2010-2015) de Physique. Enfin j'ai pris en charge un groupe de TD d'électromagnétisme de L2 entre 2014 et 2018 et, depuis la rentrée 2021, j'encadre un groupe de TD de physique statistique du M1-Physique et les TDs de thermodynamique dans le parcours mesures physiques de l'IUT.
Une partie importante de mon investissement pédagogique a porté sur l'enseignement de la Physique du solide. Entre 2007 et 2013 (et depuis 2021), j'ai assuré le cours en master 1 de physique. Ce cours était initiallement une introduction (détaillée) de l'ensemble des propriétés électroniques et thermiques des solides mais en 2013, nous avons décidé de restructurer cet enseignement et scindant le cours en deux (en collaboration avec H.Cercellier). La première partie (voir ci-dessous) a été couplée à un cours d'introduction à la physique des semiconducteurs et est désormais proposée dans le tronc commun du semestre 1 du master alors que la seconde partie, destinée aux étudiants souhaitant approfondir leurs connaissances dans ce domaine, est proposée sous forme d'option au semestre 2 (j'ai pris en charge ce second cours entre 2014 et 2021). Finalement, j'ai mis en place un premier cours d'introduction aux propriétés électriques et magnétiques (classiques) des solides dès la L3-Physique en 2021 et, en 2024, nous avons finalisé cette restructuration (avec l'ensemble de l'équipe pédagogique) en incluant l'enseignement du magnétisme quantique au cours de physique du solide I et en proposant de nouveaux travaux pratiques illustrant l'ensemble de ces propriétés (au second semestre). Enfin depuis 2024 j'assure l'enseignement du cours de Physique du Solide III (au sein de l'UE "correlations et transport" du master II "matière quantique") dédié à l'influence des corrélations.
En parallèle, j'ai également activement participé à la structuration de l'enseignement de la mécanique quantique, entre la L3 et le M2. J'ai tout d'abord assuré le cours d'introduction à la mécanique quantique dispensé en L3 de Physique (entre 2011 et 2015). En 2015, j'ai alors repris - et réorganisé - cet enseignement en M1-Physique (mécanique quantique et physique atomique) et, depuis 2020, j'assure le "dernier maillon" de cet apprentissage en faisant le cours de seconde quantification en M2 (parcours matière quantique). Enfin, j'ai mis en place un nouveau cours sur la Supraconductivité destiné aux étudiants de Master 2 (2005-2019).
Ce cours est destiné aux étudiants de Master 2 de Physique. Il comprend évidemment les concepts fondamentaux tels le modèle de London, le formalisme des transitions de phases de Ginzburg-Laudau ou des éléments de la théorie BCS mais également les développements récents dans le domaine de la physique des vortex.Il est basé sur le plan suivant :
I. Introduction
Propriétés fondamentales, historique, les matèriaux supraconducteurs.
II. Théorie de London
Equations de London : longueur de pénétration, enthalpie libre de surface, type I et type II.
III. Théorie de Ginzburg Landau
Equations fondamentales, quantification du flux, longueur de cohérence et champs critiques, vortex.
IV. Jonctions
Effet Josephson. Reflection d'Andreev (jonction SN) et SQUID.
V. Diagramme de phases H-T des supraconducteurs de type II
Champs critiques, piégeage et structure (verre de Bragg).
VI. Eléments de théorie BCS
Potentiel attractif, paires de Cooper et gap, les supraconducteurs aujourd'hui (ordres en compétition).
Une version pdf du cours est dispocible ici.
PDF des partiels :
2005/2006 || 2006/2007 || 2007/2008 || 2008/2009
2009/2010 || 2010/2011 || 2011/2012 || 2012/2013
Depuis 2013-2014, l'évaluation est faite sous la forme d'un QCM.
Les 5 premiers chapitres de ce cours sont destinés aux étudiants de L3 de Physique. Ces chapitres (enrichis par certains aspects plus formels) sont repris briêvement sous forme de rappel en M1 et complétés par les chapitres 6 à 10. Les deux derniers chapitres font l'objet du cours de seconde quantification en M2.
I. Introduction
Effet photo-électrique, corps noir, dualité onde-corpuscule, théorie des quantas.
II. Les postulats de la mécanique quantique. Notation de Dirac
Paquets d'ondes, opérateurs, mesure, principe d'incertitude, équation de Schrödinger, théorème d'Ehrenfest. Représentation matricielle, bra-ket, projecteurs, relation de fermeture.
III. Quelques exemples
Puits de potentiel, barrières (transmission, réflexion), effet tunnel, oscillateur harmonique.
IV. Moment cinétique (dont spin 1/2), Atome d’hydrogène
Définition, valeurs propres, opérateurs L+ et L-, spin. Potentiel central & spectre de l'atome d’hydrogène.
V. Ouverture
Paradoxe EPR et non localité, cryptographie quantique (notions).
VI. Symétries et invariances
Lois de conservation (Noether) et symétries (Wigner). Application : systèmes périodiques et potentiel central, et symétrie de Jauge (effet Bohm-Aharonov). Composition de moments (Wigner-Eckhart).
VII. Méthodes de résolution
Théorie des perturbations. Application : corrections relativistes (structure fine I). Perturbations dépendantes du temps, règle d'or de Fermi, Wigner-Eckhart (notions). Méthode variationnelle.
VIII. Hamiltonien sous champ magnétique et de spin
Quantification des niveaux sous champ magnétique (niveaux de Landau. Couplage spin-orbite (structure fine II) et Structure hyperfine. Magnétisme des solides (introduction).
IX. Atomes à plusieurs électrons
Potentiel effectif (corrélations), termes spectraux. Interaction d’échange règles de Hund. Notions de physique moléculaire.
X. Interaction atome/lumière
Diffusion (notion). Oscillations de Rabi, transition résonante. Matrice densité et représentation de Bloch, relaxation. Règles de sélection (Wigner-Eckhart (notions)) et règle d’or de Fermi.
XI. Seconde Quantification
Dégénérescence d’échange, déterminants de Blatter. Hamiltonian d’un ensemble de N particules sans interaction. Opérateurs champ et densité. Expression des opérateurs usuels en seconde quantification.
XII. Approximation de Hartree-Fock & Interaction electron-phonon
Intégrale de Coulomb et d‘échange. Approximation champ moyen. Seconde quantification pour les bosons. Processus de diffusion electron-phonon, interaction effective electron(-phonon-)electron.
Pour une version pdf des diapos du cours de L3, cliquez ici. Pour les diapos de cours de M1, cliquez ici et ici pour ceux du cours de M2.
PDF des partiels :
L3 : 2011/2012 || 2012/2013 || 2013/2014 || 2014/2015
M1 : 2017/2018 || 2018/2019 || 2019/2020 || 2020/2021
Entre 2006 et 2012, j'ai assuré la responsabilité du Master 1 de Physique de l'Université J.Fourier, Grenoble (rebaptisé "Physique Fondamentale et Nanosciences" en 2011). Cette majeure de la 1ère année du Master de Physique est une formation de physique fondamentale, incluant les aspects théoriques, expérimentaux et appliquée de la physique. Basé sur un programme pédagogique "à choix" ce master 1 permettait à la fois d'acquérir les bases indispensables dans les principales disciplines de la physique (important tronc commun) et de préparer les étudiants aux différents masters 2 qu'ils souhaitent intégrer en leur proposant des UEs de "spécialisation" (en physique de la matière condensée, astrophysique,...). Le M1 est étroitement couplé au magistère de physique de Grenoble (voir le site web du magistère).
Entre 2012 et 2018 j'ai pris en charge la mention "Physique". Cette responsabilité m'a notamment amené à diriger les discussion qui ont conduit à la mise en place du M1 décrit ci-dessus et des différentes spécialités de M2. La nouvelle maquette de la mention Physique a été proposée à la rentrée 2016 et à partir de 2018, nous avons décidé de proposer deux parcours distincts en M1. Le parcours "Recherche Fondamental" est clairement une préparation à la recherche au sein des différentes disciplines "historiques" du site grenoblois et le parcours "Recherche et Innovation" prépare notamment aux parcours que nous avons mis en place en collaboration avec l'école d'ingénieurs PHELMA de G-INP. Au delà de cet important (et intéressant) travail pédagogique, jai décidé de mettre en place une communication différente en développant un nouveau site web (complémentaire du site institutionnel) afin de mieux valoriser la formation en physique, l'environnement Grenoblois, le couplage aux laboratoires etc... Enfin je suis très fier d'avoir mis en place (en collaboration avec Julien Pernot de la mention EEA) la première - désormais pérène - cérémonie de fin d'études qui permet de féliciter les jeunes diplômés pour le travail qu'ils ont effectué au sein de cette formation très exigeante.
Les propriétés nouvelles et exotiques que l’on observe en matière condensée sont pour la plupart reliées à la nature fondamentalement quantique de la matière. Explorer, modéliser et décrire ces propriétés sont aujourd’hui des défis majeurs de la physique du solide moderne. En 2018 J'ai repris la responsabilité du parcours Matière Quantique du master de Physique. Ce parcours propose aux étudiants d'acquérir l’ensemble des concepts fondamentaux nécessaires à l’étude des propriétés physiques de la matière condensée Il permet également de se former aux outils indispensables à la compréhension des systèmes à N-corps en interaction. Les étudiants pourront ainsi se consacrer à un travail de recherche fondamentale afin d'obtenir un doctorat théorique ou expérimental dans une large gamme de thématiques : phases magnétiques et électroniques non conventionnelles, supraconducteurs "exotiques" et fluides quantiques, systèmes méso/nanoscopiques et de basse dimensionnalité, etc.. Une présentation de "l'esprit" du parcours (destinée aux M1-Physique, parcours Physique fondamentale) centrée autour de la décourverte de la supraconductivité est disponible ici et le pdf suivant propose une présentation synthétique du parcours.