Proposition d’un Projet de Recherche en Laboratoire Titre : Générateur thermoélectrique à pompage de spin. Laboratoire d’accueil : LSI Ecole Polytechnique Résumé : Ce projet s’inscrit dans une étude de faisabilité pour la réalisation d’un générateur de courant thermoélectrique reposant sur les propriétés galvano-magnétiques et magneto-voltaiques des nanosctructures magnétiques. Ce projet comporte un volet technologique (avec la possibilité de dépôts de brevets) et expérimental ainsi qu’un volet fondamental et théorique. Tout le monde reconnaît la nécessité de développer des nouveaux concepts de générateurs d ‘énergie électrique renouvelables. La filière thermoélectrique fait partie des sources d’énergie les plus évidente en terme de recyclage, sachant que plus de 90% de l’énergie consommée finit sous forme de chaleur. Cette filière est peu exploitée en raison du faible rendement des dispositifs classiques reposant sur l’effet Seebeck. Cependant, d’après des travaux récents, l’utilisation des matériaux ferromagnétiques permettrait d’exploiter un nouvel effet de conversion des courants de chaleur, reposant sur les porteurs de spin, et non plus sur les seuls porteurs de charge électrique. Cette nouvelle possibilité physique permettrait de lever un verrou sur les limitations des générateurs thermoélectriques. Nous avons pu mesurer ce pompage thermique de spin au laboratoire, mais les principes physiques responsables de l’effet ne sont pas bien connus. Du point de vue théorique, ce type de systèmes peut être décrit par la thermodynamique hors équilibre. Cette théorie traite des systèmes hors équilibres composés de nombreux degrés de liberté couplés (il faut en effet décrire les trois types de porteurs qui sont les porteurs de chaleurs, les porteurs de charge électrique et les porteurs de spin). En particulier, il nous faut résoudre un problème, qui est peu étudié de façon pratique, à propos de la non-validité du théorème de Prigogine (prix Nobel 1977). En deux mots, le théorème stipule que la puissance produite par le système est imposée par le minimum de la production d’entropie. Il nous faut en aller au-delà des conditions de validité de ce théorème pour décrire les générateurs thermoélectriques à pompage de spin (et il est possible que la puissance soit maintenant imposée par le maximum de la production d’entropie et non plus par le minimum). C’est parce que ce théorème n’est plus applicable que le rendement du générateur à pompage de spin n’est plus bridé par les mêmes contraintes que les générateurs thermoélectriques habituels. Mots clés : Electronique de spin, générateur thermoélectrique, thermodynamique hors équilibre, degrès de liberté interne, production d’entropie. Nature : Expérimental et théorique. Accueil d’un binôme possible : Oui Personnes à contacter : Jean-Eric Wegrowe, [email protected]