Topological Weyl Semi-metal from a Lattice Model

We define and study a three dimensional lattice model which displays a Weyl semi-metallic phase. This model consists of coupled layers of quantum (anomalous) Hall insulators. The Weyl semi-metallic phase appears between a resulting quantum Hall insulating phase and a normal insulating phase. Weyl fermions in this Weyl semi-metal, similar to Dirac fermions in graphene, have their lattice pseudo-spin locked to their momenta. We investigate surface states and Fermi arcs, and their evolution for different phases, by exactly diagonalizing the lattice model as well as by analyzing their topological origins.Comment: Accepted version for publication in EPL. 6 pages, 4 figure

Minimal conductivity, topological Berry winding and duality in three-band semimetals

The physics of massless relativistic quantum particles has recently arisen in the electronic properties of solids following the discovery of graphene. Around the accidental crossing of two energy bands, the electronic excitations are described by a Weyl equation initially derived for ultra-relativistic particles. Similar three and four band semimetals have recently been discovered in two and three dimensions. Among the remarkable features of graphene are the characterization of the band crossings by a topological Berry winding, leading to an anomalous quantum Hall effect, and a finite minimal conductivity at the band crossing while the electronic density vanishes. Here we show that these two properties are intimately related: this result paves the way to a direct measure of the topological nature of a semi-metal. By considering three band semimetals with a flat band in two dimensions, we find that only few of them support a topological Berry phase. The same semimetals are the only ones displaying a non vanishing minimal conductivity at the band crossing. The existence of both a minimal conductivity and a topological robustness originates from properties of the underlying lattice, which are encoded not by a symmetry of their Bloch Hamiltonian, but by a duality

Probing (topological) Floquet states through DC transport

We consider the differential conductance of a periodically driven system connected to infinite electrodes. We focus on the situation where the dissipation occurs predominantly in these electrodes. Using analytical arguments and a detailed numerical study we relate the differential conductances of such a system in two and three terminal geometries to the spectrum of quasi-energies of the Floquet operator. Moreover these differential conductances are found to provide an accurate probe of the existence of gaps in this quasi-energy spectrum, being quantized when topological edge states occur within these gaps. Our analysis opens the perspective to describe the intermediate time dynamics of driven mesoscopic conductors as topological Floquet filters.Comment: 8 pages, 6 figures, invited contribution to the special issue of Physica E on "Frontiers in quantum electronic transport" in memory of Markus Buttike

Topological surface states of strained Mercury-Telluride probed by ARPES

The topological surface states of strained HgTe have been measured using high-resolution ARPES measurements. The dispersion of surface states form a Dirac cone, which origin is close to the top of the \ghh band: the top half of the Dirac cone is inside the stress-gap while the bottom half lies within the heavy hole bands and keeps a linear dispersion all the way to the X-point. The circular dichroism of the photo-emitted electron intensity has also been measured for all the bands.Comment: with supplementary materia

Etudes de méthodes de détection de foyers de scolytes, Coleoptera, Curculionidae dans l'Est de la France: comparaison de techniques d'inventaires au sol, de surveillance aéroportée et de télédétection aérienne et satellitaire

La détection précoce de foyers de scolytes est une étape déterminante des opérations phytosanitaires qui doivent permettre de réduire l’impact indirect des tempêtes sur les forêts de conifères, en particulier l’impact du typographe sur les pessières. Cette détection doit idéalement être efficace, précise et économique.<p>La présente thèse portait sur le typographe, Ips typographus, en pessière dans le massif vosgien. Elle visait à étudier et à comparer les performances en termes de précision (détection, localisation et inventaire), de coût et de rapidité de mise en œuvre de différentes méthodes de détection: la surveillance au sol, la détection aéroportée par un observateur embarqué (hélicoptère et ULM), et la télédétection (photographies aérienne infrarouge et imagerie satellitaire à haute et très haute résolution).<p>Dans le chapitre « techniques de détection au sol », nous avons évalué plusieurs méthodes de suivi (par transects, le long des routes carrossables et chemins forestiers, des courbes de niveau, à partir des foyers antérieurs, le long de parcours conditionnels liés aux foyers observés). Leurs performances ont été estimées via des simulations sous SIG (système d’information géographique) et les trajets qui ont présenté les meilleurs résultats ont ensuite fait l’objet d’une validation sur le terrain. Il en ressort que ce sont les trajets le long des routes carrossables et chemins forestiers ainsi que les trajets conditionnels qui présentent les meilleurs rapports efficacité/rendement dans la détection des foyers de scolytes. Le choix d’une de ces méthodes dépendra de la taille minimum des foyers que l’on veut observer.<p>Nous avons ensuite évalué, dans le chapitre « détection aéroportée », les performances de techniques d’observations de foyers réalisées par un observateur embarqué à bord d’un hélicoptère et d’un ULM. Une première étape a consisté à optimaliser toute une série de paramètres de vol pour les deux types d’appareils afin de permettre à l’observateur embarqué d’être dans les meilleures conditions d’observation. Ensuite, nous avons évalué la précision de détection en fonction de divers types de trajets en ULM et hélicoptère. D’après nos résultats, les observations recueillies à l’aide des deux sortes appareils n’ont pas permis de détecter de manière satisfaisante les foyers de scolytes quelque soit le type de trajet utilisé. Ces résultats sont sans-doute dus, en partie, à la faible expérience des observateurs embarqués mais également aux caractéristiques spatiales des foyers d’infestation qui ne facilitent pas leur détection par ce genre de méthode. <p>Enfin, dans le chapitre « télédétection », nous avons évalué les performances qu’offrent (1) des séries temporelles d’images SPOT, (2) la photographie aérienne infrarouge et (3) des images Quickbird dans la détection de foyers de scolytes. Pour tous ces types d’images, nous avons estimé la précision d’une classification automatique des foyers d’infestation, réalisée à partir de leurs caractéristiques spectrales, texturales et environnementales, par rapport aux autres éléments présents sur l’image. Ces analyses ont mis en évidence qu’il est possible d’atteindre une précision de classification relativement bonne (>80%) des foyers d’infestation sur des photographies aériennes et sur des images satellites à très haute résolution spatiale (Quickbird) grâce à des techniques de segmentation et de classification par arbre de décision. Par contre, il ne nous a pas été possible de déterminer de façon satisfaisante la précision de classification des images SPOT (haute résolution spatiale). <p><p>Les résultats détaillés de chacune de ces méthodes de détections sont développés dans les différents chapitres de cette thèse. La discussion générale met ceux-ci en relation en abordant leurs avantages et inconvénients respectifs, et aborde les perspectives découlant de nos résultats. <p>Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologiqueinfo:eu-repo/semantics/nonPublishe

How do discrete symmetries shape the stability of geophysical flows?

International audienceWe examine the role discrete symmetries, time-reversal, and mirror symmetries play in the context of geophysical waves and instabilities. By looking at three special cases from the two-layer quasi-geostrophic model as well as developing a general framework for translating real-space transformations to Fourier space, we are able to (1) show that baroclinic instability is an example of spontaneous parity-time symmetry breaking; (2) show that pure parity symmetry for a fluid system is exactly analogous to charge-conjugation-parity symmetry in a condensed matter system; and (3) show that when a pure parity symmetry is broken, this is associated with the suppression of wave propagation. Furthermore, in the latter case, instability can arise without a corresponding symmetry breaking. This study highlights the role of symmetry breaking behind the dynamics of geophysical waves and instabilities

Détection des foyers de pullulation d’Ips Typographus dans les forêts minées de Bosnie Herzégovine

Rapport Finalétude de faisabilité dans le cadre de la 4ème phase du programme TELSATinfo:eu-repo/semantics/publishe

Quantized Berry winding from an emergent PT\mathcal{PT} symmetry

Linear crossing of energy bands occur in a wide variety of materials. In this paper we address the question of the quantization of the Berry winding characterizing the topology of these crossings in dimension $D=2$. Based on the historical example of $2$-bands crossing occuring in graphene, we propose to relate these Berry windings to the topological Chern number of a $D=3$ dimensional extension of these crossings. This dimensional embedding is obtained through a choice of a gap-opening potential. We show that the presence of an (emergent) $\mathcal{PT}$ symmetry, local in momentum and antiunitary, allows us to relate $D=3$ Chern numbers to $D=2$ Berry windings quantized as multiple of $\pi$. We illustrate this quantization mechanism on a variety of three-band crossings

Repérage des foyers de scolytes de l'épicéa dans l'Est de la France: étude méthodologique. La santé des forêts (France) en 2003 et 2004. Bilan annuel

Les Cahiers du DSF 1: 31-32info:eu-repo/semantics/publishe