Le matériau que nous étudions dans cette thèse est un alliage de titane et de sélénium appelé titane disélénide. Lorsqu'on baisse sa température d'environ 100°C depuis la température ambiante (200 K), ses électrons se reconfigurent soudainement et la périodicité du cristal double dans les trois directions de l'espace. On appelle ce phénomène une onde de densité de charge. L'origine de cette transition est controversée parce qu'elle ne suit pas le mécanisme habituel prédit dans les années 1930 par Rudolf Peierls.

Depuis les premières études du titane disélénide, deux visions s'affrontent pour expliquer l'apparition de ce phénomène. La vision locale, d'un côté, attribue l'origine de la transition aux interactions entre orbitales électroniques qui poussent les atomes de l'alliage à se déplacer légèrement pour trouver une symétrie énergiquement plus favorable à basse température. La vision non-locale, d'un autre côté, propose un mécanisme de formation de quasi-particules appelées excitons.

Depuis quelques années, notre groupe s'est spécialisé dans la description théorique de la deuxième vision (non-locale) avec un certain succès, mais récemment, notre étude par microscope à effet tunnel (menée par mon collègue Baptiste Hildebrand) a révélé que l'aspect non-local ne pouvait pas être négligé. L'onde de densité de charge persiste lorsqu'on la perturbe en ajoutant des atomes qui modifient localement la structure atomique du titane disélénide. Nous sommes actuellement en chemin pour réconcilier les deux visions et, dans cet objectif, nous avons réalisé une étude de photoémission résonante au synchrotron suisse. La comparaison d'échantillons purs avec des échantillons contenant des atomes perturbants nous permet d'étudier la trace non-locale de ces perturbations locales.