Équation d'état de van der Waals

En physique, et plus particulièrement en thermodynamique, l’équation d'état de van der Waals est une équation d'état des fluides réels proposée par le physicien Johannes Diderik van der Waals en 1873. Elle lui valut le prix Nobel de physique en 1910 La contribution fondamentale de van der Waals fut de modifier la loi des gaz parfaits en introduisant phénoménologiquement la taille finie des molécules ainsi que l'interaction attractive entre celles-ci. Le modèle des gaz parfaits, en effet, ne considère les particules que comme des sphères dures n'interagissant entre elles que par collision. Cette équation d'état peut également être établie à partir de la physique statistique. Concernant la taille des molécules, on peut déduire de l'équation de van der Waals le rayon de van der Waals. Les interactions à distance entre molécules sont appelées forces de van der Waals. L'équation d'état de van der Waals fut historiquement une avancée considérable par rapport à l'équation des gaz parfaits,

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On the non-analytic behaviour of thermodynamic potentials at first order phase transitions

Sacha Friedli

This work is devoted to the study of the analyticity properties of thermodynamic potentials (free energy, pressure) for classical lattice systems at low temperature. The central topic of our analysis, in this framework, is to show rigorously the absence of analytic continuation at points of first order phase transition. Our first result applies to the general class of two phase models considered in the Theory of Pirogov-Sinai. The analysis reveals that the Peirls condition, which is the basic hypothesis of the theory, suffices to show the absence of analytic continuation of the pressure at the transition point. In a second part, we study a particular two body potential, of the form γdJ(γx), where γ > 0 is a small parameter and J a function with bounded support (in the limit γ —> 0, this potential gives a rigorous justification of the "equal area rule" of the van der Waals-Maxwell Theory). For all small strictly positive values of the parameter γ, we show that the free energy has no analytic continuation at the transition points. These results confirm early conjectures stating that the finiteness of the range of interaction is responsible for the presence of singularities in the thermodynamic potentials.

EPFL2003

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Berry curvature-induced local spin polarisation in gated graphene/WTe2 heterostructures

Marko Burghard, Klaus Kern, Lukas Powalla

Experimental control of local spin-charge interconversion is of primary interest for spintronics. Van der Waals (vdW) heterostructures combining graphene with a strongly spin-orbit coupled two-dimensional (2D) material enable such functionality by design. Electric spin valve experiments have thus far provided global information on such devices, while leaving the local interplay between symmetry breaking, charge flow across the heterointerface and aspects of topology unexplored. Here, we probe the gate-tunable local spin polarisation in current-driven graphene/WTe2 heterostructures through magneto-optical Kerr microscopy. Even for a nominal in-plane transport, substantial out-of-plane spin accumulation is induced by a corresponding out-of-plane current flow. We present a theoretical model which fully explains the gate- and bias-dependent onset and spatial distribution of the intense Kerr signal as a result of a non-linear anomalous Hall effect in the heterostructure, which is enabled by its reduced point group symmetry. Our findings unravel the potential of 2D heterostructure engineering for harnessing topological phenomena for spintronics, and constitute an important step toward nanoscale, electrical spin control. Spin-based electronics offers significantly improved efficiency, but a major challenge is the electric manipulation of spin. Here, Powalla et al find a large gate induced spinpolarization in graphene/WTe2 heterostructures, illustrating the potential of such heterostructures for spintronics.

NATURE PORTFOLIO2022

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Multicenter density functionals: revised expression of the standard approximations of exchange-correlation functional

I-Chun Lin, Ursula Röthlisberger, Ivano Tavernelli

We propose to express corrections to the standard approximations of the exchange-correlation functionals in the form of multiatom-centered functionals that can be related to the atoms-in-molecules theory of Bader and a multicenter density expansion. Unlike conventional functionals, the variables of these multicenter functionals are the positions and identities of the nuclei, which can unambiguously be determined from the topology of the electronic density. The proposed multicenter correction is used to provide a theoretical basis for the dispersion-corrected atom-centered potential (DCACP) approach used to improve van der Waals interactions in conventional density functional theory. Convergence to the correct long-range asymptotic behavior of the multicenter expansion for DCACPs is demonstrated in the test case of the H-2 van der Waals dimer.

2009

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ME-251: Thermodynamics and energetics I

Introduction aux principes de la thermodynamique, propriétés thermodynamiques de la matière et à leur calcul. Les étudiants maîtriseront les concepts de conservation (chaleur, masse, quantité de mouvement) et appliqueront ces concepts au cycles thermodynamiques et systèmes de conversion d'énergie.

MICRO-530: Nanotechnology

This course gives the basics for understanding nanotechnology from an engineer's perspective: physical background, materials aspects and scaling laws, fabrication and imaging of nanoscale devices.

PHYS-441: Statistical physics of biomacromolecules

Introduction to the application of the notions and methods of theoretical physics to problems in biology.

Équation d'état

En physique, et plus particulièrement en thermodynamique, une équation d'état d'un système à l'équilibre thermodynamique est une relation entre différents paramètres physiques (appelés variables d'éta

Johannes Diderik van der Waals

Johannes Diderik van der Waals ( à Leyde, Pays-Bas - à Amsterdam) est un physicien néerlandais. Ses travaux sur la continuité des états fluides, notamment de l'état liquide et gazeux, lui ont permis

Facteur de compressibilité

En physique, et plus particulièrement en thermodynamique, le facteur de compressibilité désigne le rapport du volume molaire d'un mélange ou d'un corps pur réel, liquide ou gazeux, au volume molaire