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Philippe Mendels, Grand Prix scientifique 2022 de la Fondation Charles Defforey de l’Institut de France

Recherche Article publié le 10 juin 2022

Philippe Mendels est lauréat du Grand Prix scientifique 2022 de la Fondation Charles Defforey – Institut de France pour ses travaux qui ont permis la découverte et la compréhension des propriétés exotiques émergentes de matériaux quantiques, des propriétés génératrices de nouveaux concepts en matière condensée. Le prix lui a été remis le 1er juin 2022 sous la coupole de l’Institut de France.

Philippe Mendels est professeur à l’Université Paris-Saclay et membre honoraire de l’Institut Universitaire de France depuis 2008. Agrégé de physique, ancien élève de l’école normale de Saint-Cloud, il a passé sa thèse sous la direction d’Henri Alloul en 1984 sur la thématique des verres de spin. Il a ensuite effectué toute sa carrière scientifique au Laboratoire de Physique des Solides (LPS- UPSaclay / CNRS), à l’exception d’une année sabbatique à l’University of British Columbia/TRIUMF au Canada. Il dirige l’équipe expérimentale « Spectroscopie des Matériaux Quantiques » qui s’intéresse aux nouveaux concepts émergents dans le domaine de la matière condensée quantique. Ses travaux portent essentiellement sur la supraconductivité à haute température critique et les liquides de spins quantiques. Il a dirigé un réseau financé par la « European Science Foundation » regroupant 300 chercheurs de 12 pays européens dont est issu un livre sur le magnétisme frustré.

Il dirige depuis 2015 le LabEx « Physique Atome Lumière Matière » regroupant 700 chercheurs d’une trentaine de laboratoires du plateau de Saclay. Il a publié 144 articles référencés avec de nombreuses citations dans les revues les plus prestigieuses, a été invité dans une cinquantaine de conférences internationales et a été membre de nombreux comités nationaux et internationaux. Il a reçu les Palmes Académiques en 2018.

Projet récompensé

La carrière scientifique de Philippe Mendels est centrée sur la découverte et la compréhension des propriétés exotiques émergentes de matériaux quantiques, génératrices de nouveaux concepts en matière condensée. Son équipe rassemble un panel de compétences expérimentales autour de techniques d’investigation locale, résonance magnétique nucléaire ou résonance de spin de muons implantés, et de techniques sondant les propriétés électroniques et magnétiques collectives, photoémission résolue en angle et diffusion de neutrons. Elles ouvrent la voie à une connaissance très fine dans le domaine du magnétisme quantique et des fortes corrélations entre électrons qui ont présidé aux découvertes majeures des trente dernières années en Matière Condensée. Il a participé à la découverte du pseudogap par Henri Alloul, un des points clé à l’heure actuelle dans la modélisation de la supraconductivité à haute température critique, découverte en 1986.

Depuis la fin des années 90, il étudie avec Fabrice Bert la frustration magnétique de réseaux de spins à géométrie kagomé, qui génère un nouvel état quantique intriqué sans ordre, le liquide de spin, présentant des excitations exotiques. Son équipe en a prouvé l’existence dans le composé herbertsmithite devenu emblématique de cette physique, par résonance de spin des muons. Les spectroscopies locales leur permettent d’isoler les éléments déterminants pour la compréhension de ce problème difficile et encore non résolu de la matière condensée comme le comportement de la susceptibilité magnétique du réseau kagomé à très basse température démontrant l’absence de gap dans les excitations ou la réponse à un défaut dans une stratégie « perturber pour révéler».

Dans un contexte où toute perturbation de l’hamiltonien d’Heisenberg peut modifier l’état fondamental, son équipe poursuit ses études tout en bénéficiant de la synthèse de nouveaux matériaux et des progrès théoriques. De nouveaux domaines sont explorés, tel que le dopage dans ces liquides de spin qui, dans la conjecture d’Anderson d’un état lien de valence résonant, pourrait générer la supraconductivité, la physique des glaces de spins quantiques étudiée par diffusion de neutrons, par Edwin Kermarrec ou les propriétés topologiques de composés métalliques à géométrie kagomé étudiés par Véronique Brouet, spécialiste reconnue de spectroscopie ARPES dans les matériaux corrélés.

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