Laboratoire d'Electronique et Photonique Organique (LEPO)
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 (homepage in English)

Le LEPO rassemble les activités de recherche du SPEC dans le domaine de la Physique des Interactions en Champ Proche.

Les membres du LEPO


 

 

 

Nanophotonique

La photonique comprend l’ensemble les sciences et technologies impliquées dans la production de photons, leur propagation, leur traitement et leur absorption par la matière. Les propriétés photoniques de la matière condensée dépendent autant des propriétés intrinsèques de ses constituants (molécules, réseau cristallin,…) que de leur organisation aux échelles nanométriques. Ainsi, la nanophotonique traite des interactions de la lumière avec la matière aux échelles inférieures à la longueur d'onde (la longueur d'onde de la lumière visible se situe entre 400 et 700nm).

Le laboratoire de nanophotonique se concentre sur la plasmonique moléculaire, c'est à dire les différents mécanismes d'interaction photonique entre des molécules conjuguées et des nanostructures métalliques. La conception et le développement de nano-objets hybrides offrant des fonctions photoniques innovantes sont entrepris en combinant les aspects suivants de la nanophotonique:

  • La plasmonique  est une partie importante de la nanophotonique, qui traite des interactions en champ proche entre une onde optique et les électrons de conduction d'une interface métal / diélectrique. (contact : Ludovic Douillard),
  • La nanophotonique non-linéaire traite des propriétés optiques non linéaires des nano-objets. Quand un milieu est soumis à un faisceau lumineux suffisamment intense, la réponse de la matière n'est plus linéaire, donnant lieu à de nouveaux processus tels que l'absorption multiphotonique ou la génération de lumière à fréquence multiple de la fréquence incidente. (contact : Céline Fiorini-Debuisschert),
  • Les objets photoniques auto-assemblés sur des surfaces planes atomiquement, et en particulier sur des matériaux 2D, sont à l'origine de nouvelles propriétés photoniques, en vue d'applications allant des capteurs environnementaux aux lasers miniatures. (contact : Fabrice Charra),
  • La manipulation optique de la matière se concentre sur les aspects fondammentaux et pratiques de la manipulation de la matière par la lumière, à l'échelle nanométrique. Pour atteindre cet objectif ambitieux, de nouveaux schémas de piégeage optique et de sa détection sont développés. (contact : Simon Vassant).

Les applications visées au travers de projets collaboratifs pluridisciplinaires concernent les domaines des technologies de l’information et de la communication (nanophotonique intégrée, stockage de données), de l’énergie propre (photovoltaique, éclairage froid), du vivant (marqueurs, capteurs et photothérapie), ainsi que des thèmes plus prospectifs tels que la manipulation optique de nano-objets ou la photonique à 1 photon, 1 électron, 1  molécule.

En savoir plus :

 


 

 
Laboratoire d'Electronique et Photonique Organique (LEPO)

Vue d'artiste d'un processus de transfert d 'énergie a l'échelle nanométrique.

Laboratoire d'Electronique et Photonique Organique (LEPO)

Image AFM (en bleu) à l’air en faible force sur des anticorps murins Anti-Ovalbumine (IgG) par sonde diapason (photo). On peut distinguer sur le film interfacial dense la formation locale de structures multimériques circulaires d’un rayon d’une quinzaine de nanomètres, comparables à celle d’anticorps de type IgM.

Microscopies à sondes locales (contact :  )

La Microscopie à Force Atomique (AFM) est un outil d’investigation des forces locales qui permet notamment d’observer la morphologie d’une surface. Sa polyvalence lui permet d’être employé dans divers environnements (atmosphériques, gaz, sous vide, en milieu liquide) sur une variété de matériaux incluant les isolants, les interfaces liquide-solides et les surfaces biologiques.

Nous développons une microscopie à partir de quartz (diapason) en mode 0PM-AFM (Zéro Phase Modulation) qui permet d’étudier commodément à l’air et en milieu liquide les systèmes fragiles. Grâce au facteur de qualité élevé de la sonde diapason qui lui fournit une sensibilité élevée, nous pouvons observer la morphologie de films tridimensionnels d’alcanes sur graphite à l’échelle atomique, ou caractériser directement à l’air la structure des films fonctionnels des biocapteurs que nous réalisons.

 

 

 


 

 

 

Interfaces sur mesure et nano-architectures ajustables conçues à l'échelle nanométrique  (contact :  )

 

 


 

 
#154 - Màj : 21/11/2017
Thèmes de recherche

Matériaux, surfaces et nanostructures

Les propriétés remarquables des nanostructures (morphologique, magnétique, catalytique ...) sont de plus en plus exploitées. Ces nanostructures sont généralement obtenues à la surface d'un substrat, où sous l'effet des forces interatomiques, la matière s'organise spontanément à l'échelle nanométrique.

Matériaux, surfaces et nanostructures
Nanophotonique / Plasmonique

Nanophotonique / Plasmonique

La photonique comprend l’ensemble les sciences et technologies impliquées dans la production de photons, leur propagation et leur absorption par la matière. Les propriétés photoniques de la matière condensée dépendent autant des propriétés intrinsèques de ses constituants (molécules, réseau cristallin,…) que de leur organisation aux échelles nanométriques.

Domaines Techniques
Les microscopies en champ proche couvrent un ensemble de techniques permettant de visualiser la surface des matériaux à l'échelle nanométrique.

Microscopie à effet tunnel

Microscopies à sonde locale
Voir aussi
Faits marquants scientifiques
27 août 2020
L’interaction de la lumière visible avec un objet métallique conducteur se traduit par un large spectre d’absorption, pouvant présenter des résonances "plasmon" qui correspondent à des oscillations collectives des électrons proches de la surface du métal.
24 juin 2020
À la fois organiques et métalliques, les nanoparticules hybrides offrent une large palette de propriétés pour des applications allant de la biodétection à la photonique. Elles restent cependant difficiles à synthétiser et à fonctionnaliser avec précision.
17 juin 2019
Alors que dans le monofeuillet de graphène tous les atomes sont équivalents, l’empilement particulier de ces feuillets dans le graphite, déterminé par Bernal [1], conduit à distinguer deux types d’atomes, α et β, suivant qu’ils sont superposés ou non à un atome du feuillet inférieur (figure a).
05 juin 2018
L’auto-assemblage de molécules optiquement actives sur des surfaces métalliques ouvre de nouvelles opportunités pour les sources de lumières organiques et les milieux amplificateurs de lumière. La surface d’un métal supporte des plasmons de surface (PPS), excitations électroniques sous forme d'ondes électromagnétiques se propageant le long de la surface.
16 mai 2017
Les nanoparticules de métaux nobles présentent d’étonnantes propriétés optiques accessibles à tout un chacun au travers des couleurs chatoyantes des vitraux médiévaux.
16 janvier 2017
C’est bien connu, l’or brille et c’est l’une des raisons de son succès ! A l’état de nanoparticule, son aspect "doré" disparait, mais sous forme de nanoparticules il présente des propriétés de luminescence assez inattendues, compte-tenu de son très faible rendement quantique (10-10) pour la réémission d'un photon après excitation.
15 juin 2016
Contrôler la formation de films organiques est un enjeu des nanosciences. Les propriétés du film sont non seulement influencées par sa structure mais aussi par la nature et la conformation des blocs moléculaires qui le composent.
01 août 2014
La fonctionnalisation du graphène est un sujet qui connait un intérêt croissant car elle peut permettre soit d’ajouter une propriété conférée par la molécule adsorbée, soit de modifier les propriétés électroniques du substrat, le graphène.
03 août 2011
Dans le domaine de la nanophotonique, l'organisation spatiale de molécules optiquement actives,  permet de contrôler et renforcer leur activité (par exemple pour la conversion de l’énergie solaire). Ceci peut être réalisé par dépôt sur une surface, mais les molécules doivent rester isolées de celle-ci pour fonctionner efficacement.
24 novembre 2010
C. Hrelescu, T. K. Sau, A. L. Rogach, F. Jäckel, G. Laurent, L. Douillard et F. Charra
En optique, les lois de la diffraction imposent une échelle spatiale de l'ordre de la longueur d'onde. Ainsi, sous excitation optique dans le domaine visible (longueur d'onde d'une fraction de µm), les objets métalliques de dimensions nanométriques sont usuellement considérés comme uniformément éclairés.
18 septembre 2009
L. Piot, F. Silly, L. Tortech, Y. Nicolas, P. Blanchard, J. Roncali, and D. Fichou.
Des chercheurs du CNRS, du CEA et de l'Université Pierre et Marie Curie jouent aux nano-billes au profit de l'électronique moléculaire. Ils ont créé un "tamis" moléculaire doté de grands et de petits trous et y ont inséré des "billes" de fullerène. Résultat : les billes viennent se placer dans les grands trous qui correspondent à leur taille.
12 mars 2008
Ludovic Douillard1, Fabrice Charra1, Zbigniew Korczak1, Renaud Bachelot2, Sergei Kostcheev2, Gilles Lerondel2, Pierre-Michel Adam2 and Pascal Royer2 1CEA-Saclay, DSM/IRAMIS/SPCSI Service de Physique et Chimie des Surfaces et Interfaces, 2Laboratoire de Nanotechnologie et d’Instrumentation Optique, ICD CNRS FRE 2848, Université de Technologie de Troyes
25 juillet 2006
D. Fichou1, E. Menard1 et A. Marchenko1, J. A. Rogers2, V. Podzorov3, M. E. Gershenson3
L’émergence des semi-conducteurs organiques dans le monde de l'électronique et des technologies de l'information est désormais une réalité. Petites molécules ou polymères, ces matériaux peuvent être substitués au silicium dans la fabrication de transistors, de cellules photovoltaïques ou de diodes électro-luminescentes.
11 avril 2006
Ludovic Douillard et Fabrice Charra, DRECAM/SPCSI/Groupe Nanophotonique
La réduction de la taille d’un objet métallique se traduit par d’importantes modifications de ses propriétés physiques, et en particulier de sa réponse à une excitation optique. Ainsi, pour des objets de tailles significativement inférieures à la longueur d’onde incidente, l’un des effets les plus remarquables est l’émergence de résonances au sein du spectre d’absorption.
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Thèses
0 sujet /SPEC/LEPO

Dernière mise à jour : 28-11-2020


 

Stages
Etude de particules diélectriques et hybrides en vue de la mise en œuvre de nanomarqueurs pour l’imagerie en biologie
Study of dielectric and hybrid particles for the implementation of nanolabels for bioimaging

Spécialité

Interaction laser-matière

Niveau d'étude

Bac+5

Formation

Master 2

Unité d'accueil

Candidature avant le

01/03/2021

Durée

5 mois

Poursuite possible en thèse

oui

Contact

FIORINI Celine
+33 1 69 08 62 38/19 76

Résumé/Summary
L’objectif du stage consistera à analyser les propriétés de conversion de fréquence (génération de 2nd harmonique – SHG) de particules diélectriques nanométriques en vue de leur implémentation future pour le marquage et l’imagerie en milieu biologique : il s’agira plus particulièrement de démontrer la possibilité d’exalter le signal SHG de ces particules suite à leur couplage à des nanoantennes plasmoniques. Ce travail sera mené dans un cadre collaboratif, un banc de caractérisation couplant mesures optiques et topographiques de nano-objets individuels est d’ordres et déjà opérationnel.
The internship aims at analyzing the frequency conversion properties (2nd harmonic generation - SHG) of nanometric dielectric particles in view of their future implementation for labeling and imaging in biology : the objective will more particularly be to demonstrate the possibility of enhancing the SHG signal of these particles following their coupling to a plasmonic nanoantennae. This work will be carried out in a collaborative framework, an already functional characterization set-up coupling optical and topographic measurements of individual nano-objects, will be taken into profit.
Sujet détaillé/Full description
Suite à de premiers travaux menés dans le cadre d’une collaboration entre notre laboratoire et 2 autres laboratoires du plateau de Saclay (ENS Paris-Saclay/ LUMIN et CentraleSupelec/ SPMS), nous avons pu mettre en évidence l’intérêt de nanoparticules diélectriques de BaTiO3 dopées pour l’imagerie optique en milieu biologique. Plus particulièrement, les propriétés à la fois de luminescence et de conversion de fréquence (génération de second harmonique - SHG) de ces particules en font des marqueurs particulièrement intéressants pour analyser à terme le transport intracellulaire au sein de réseaux neuronaux, ouvrant la voie à l’étude des désordres induits par des maladies neuropsychiatriques ou neurodégénératives.

L’objectif du stage consistera à analyser les propriétés optiques de particules de taille réduite (< 100 nm) en utilisant un banc de caractérisation couplant un microscope à force atomique ((AFM) à un microscope optique associé à diverses excitations laser : il s’agira plus particulièrement de démontrer la possibilité d’exalter le signal SHG de ces particules suite à leur couplage à des nanoantennes plasmoniques. Divers types d’antennes plasmoniques ont été envisagées et des simulations sont actuellement en cours. Selon les résultats, différents objets hybrides associant des particules de BaTiO3 à d’autres particules ou dépôts d’or seront synthétisés par nos collaborateurs (CEA, CentraleSupelec ou ESPCI).
L’équipe d’accueil est le groupe Nanophotonique du SPEC/LEPO (http://iramis.cea.fr/spec/LEPO/). Pour les besoins de ses recherches, le groupe a développé un savoir-faire important dans le couplage de mesures optiques avec des microscopies à sondes locales. L’équipe dispose ainsi de plusieurs bancs expérimentaux de ce type, fonctionnant à l’air ou sous ultravide : optique et optique non-linéaire de nano-objets, nouvelles méthodes de microscopies optiques à sonde active …

Le rôle du stagiaire ira de la préparation des échantillons (en partenariat avec les collaborateurs du projet), à la caractérisation de leurs propriétés de conversion de fréquence (analyses spectrales et résolues en polarisation). Il participera également à l’interprétation des résultats obtenus.

Following a previous work carried out within the framework of a collaboration between our laboratory and 2 other laboratories of the Plateau de Saclay (ENS Paris-Saclay/ LUMIN and CentraleSupelec/ MSMAT), we were able to highlight the interest of doped BaTiO3 dielectric nanoparticles for optical bioimaging. More particularly, the properties of both luminescence and frequency conversion (second harmonic generation - SHG) of these particles make them particularly interesting as labels for the analysis of intracellular transport within neural networks, opening the way to the study of disorders induced by neuropsychiatric or neurodegenerative diseases.

The objective of the internship will be to analyze the optical properties of particles of reduced size (< 100 nm) using a home-built characterization set-up coupling an atomic force microscope (AFM) to an optical microscope associated with various laser excitations: the aim will more particularly be to evidence the possibility of enhancing the SHG signal of these particles following their coupling to plasmonic nanoantennas. Various types of plasmonic antennas have been considered and simulations are currently in progress. Depending on the results, different hybrid objects associating BaTiO3 particles to gold particles or gold coatings will be synthesized by our collaborators (CEA, CentraleSupelec or Institut Langevin).
The host team is the Nanophotonics group of SPEC/LEPO (http://iramis.cea.fr/spec/LEPO/). For the needs of its research, the group has developed an important know-how in the coupling of optical measurements with local probe microscopies. The team has several experimental benches of this type, operating in air or under ultra-high vacuum: optics and nonlinear optics of nano-objects, new methods of optical microscopy with active probe ...

The role of the student will range from sample preparation (in partnership with the project collaborators), to the characterization of their frequency conversion properties (spectral and polarization-resolved analyses). He will also participate in the interpretation of the results that will be obtained.
Mots clés/Keywords
Nanosciences, nanotechnologies, nanophotonique, microscopies à sondes locales
Nanosciences, nanotechnologies, nanophotonics, local probe microscopies
Fonctionnalisation optique du graphène par auto-assemblage de molécules organiques
Optical functionalization of graphene by self-assembly of organic molecules

Spécialité

Physique de la matière condensée

Niveau d'étude

Bac+5

Formation

Master 2

Unité d'accueil

Candidature avant le

12/04/2021

Durée

6 mois

Poursuite possible en thèse

oui

Contact

CHARRA Fabrice
+33 1 69 08 97 22/19 76

Résumé/Summary
L’objectif du stage est d’explorer les possibilités offertes par l’auto-assemblage de molécules organiques pour la réalisation d’hétérostructures de matériaux 2D basées sur le graphène, en vue d’applications en photonique.
The objective of the master project is to explore the possibilities offered by the self-assembly of organic molecules for the realization of 2D-material heterostructures based on graphene, with a view to applications in photonics.
Sujet détaillé/Full description
Les matériaux 2D tels que le graphène présentent des propriétés originales. Les empilements de feuillets 2D différents, appelés hétérostructures de van-der-Waals, attirent particulièrement l’attention en vue d’applications innovantes en électronique et en photonique. Malheureusement le nombre de matériaux 2D susceptibles d’être mis en œuvre est actuellement très limité et ne permet pas d’aller au-delà de démonstrations de principe. Le stage s’inscrit dans le cadre d’un projet de recherche collaboratif entre équipes de physiciens (CEA Saclay, Institut Néel Grenoble) et de chimistes (laboratoire international 2D-FUEL, CNRS et Université Yonsei, Seoul, Corée) visant à introduire des matériaux 2D variés et aux propriétés ajustables constitués d’un feuillet de graphène sur lequel est adsorbé un réseau organisé de molécules organiques. Nous nous intéresserons plus particulièrement aux propriétés photoniques d’hétérostructures de van-der-Waals basées sur ces systèmes. Le stage se basera sur des premiers résultats publiés récemments par les partenaires du projet : N. Kalashnyk et al., Functional hybrid multilayered van derWaals heterostructures from graphene and self-assembled supramolecular 2D crystals. 2d Materials 6, (2019) https://doi.org/10.1088/2053-1583/ab2ba7 ; N. Kalashnyk et al., Electronic effects of the Bernal stacking of graphite on self-assembled aromatic adsorbates. Chemical Communications 54, 9607-9610 (2018) https://doi.org/10.1039/C8CC05806G ; A. St John et al., Computer modeling of 2D supramolecular nanoporous monolayers self-assembled on graphite. Nanoscale 11, 21284-21290 (2019) https://doi.org/10.1039/C9NR05710B .
Les travaux de stage consisteront à la réalisation des structures (transfert de feuillets de graphène, fonctionnalisation par auto-assemblage en solution ou par dépôt sous vide), à la caractérisation structurale (microscopies à sondes locales STM, AFM) et optique (microspectroscopie d’absorption, de luminescence, diffusion Raman).
L’équipe d’accueil est le groupe Nanophotonique du SPEC/LEPO (http://iramis.cea.fr/spec/LEPO/). Pour les besoins de ses recherches, le groupe a développé un savoir-faire important dans le couplage de mesures optiques avec des microscopies à sondes locales. L’équipe dispose ainsi de plusieurs bancs expérimentaux de ce type, fonctionnant à l’air ou sous ultravide. Le stagiaire sera aussi amené à participer aux discussions avec les partenaires du projet pour développer les techniques de réalisation des hétérostructures et participer au design des molécules organiques.
2D materials such as graphene exhibit original properties. The stacks of different 2D atomically-thin layers, called van-der-Waals heterostructures, are attracting particular attention for innovative applications in electronics and photonics. Unfortunately the number of 2D materials that can be processible in such 2D heterostructures is currently very limited and does not allow to go beyond proofs of principle simple demonstrators. The internship will take place in the framework of a collaborative research project between teams of physicists (CEA Saclay, Institut Néel Grenoble) and chemists (2D-FUEL international laboratory, CNRS and Yonsei University, Seoul, Korea) aiming to introduce Various 2D materials with adjustable properties consisting of a graphene sheet on which an organized network of organic molecules is adsorbed. We will be particularly interested in the photonic properties of van-der-Waals heterostructures based on these systems. The internship will be based on the first results published recently by the project partners: N. Kalashnyk et al., Functional hybrid multilayered van derWaals heterostructures from graphene and self-assembled supramolecular 2D crystals. 2d Materials 6, (2019) https://doi.org/10.1088/2053-1583/ab2ba7 ; N. Kalashnyk et al., Electronic effects of the Bernal stacking of graphite on self-assembled aromatic adsorbates. Chemical Communications 54, 9607-9610 (2018) https://doi.org/10.1039/C8CC05806G ; A. St John et al., Computer modeling of 2D supramolecular nanoporous monolayers self-assembled on graphite. Nanoscale 11, 21284-21290 (2019) https://doi.org/10.1039/C9NR05710B ).
The student contribution will consist in the realization of the structures (transfer of graphene sheets, functionalization by self-assembly in solution or by vacuum deposition), in the structural characterization (local probes techniques such as STM, AFM) and determination of optical properties by microspectroscopy (absorption, luminescence, Raman scattering).
The host team is the Nanophotonics group of SPEC / LEPO http://iramis.cea.fr/spec/LEPO/ . For the purposes of its research, the group has developed significant know-how in the coupling of optical measurements with local probe microscopies. The team research is based on several experimental benches of this type, operating in air or under ultra-high vacuum. The student will also participate in discussions with the project partners to develop techniques for producing heterostructures and participate in the design of organic molecules.
Mots clés/Keywords
Matériaux 2D, matériaux organiques, auto-assemblage, nanosciences, nanotechnologies, photonique, microscopies à sondes locales
2D-materials, organic materials, self-assembly, nanosciences, nanotechnologies, photonics, local-probe techniques
Compétences/Skills
Manipulation de matériaux 2D (transfert par voie humide), auto-assemblage moléculaire en solution, dépôt sous vide, microscopies à sondes locales (STM, AFM), microspectroscopie d’absorption, de luminescence, diffusion Raman.
Procesing of 2D materials (humid transfer techniques), solution molecular self-assembly, vacuum deposition, scanning probes (STM, AFM), microspectroscopy (absorption, luminescence, Raman scattering).
Fonctionnalisation optique du graphène par auto-assemblage de molécules organiques
Optical functionalization of graphene by self-assembly of organic molecules

Spécialité

Physique de la matière condensée

Niveau d'étude

Bac+5

Formation

Master 2

Unité d'accueil

Candidature avant le

12/04/2021

Durée

6 mois

Poursuite possible en thèse

oui

Contact

CHARRA Fabrice
+33 1 69 08 97 22/19 76

Résumé/Summary
L’objectif du stage est d’explorer les possibilités offertes par l’auto-assemblage de molécules organiques pour la réalisation d’hétérostructures de matériaux 2D basées sur le graphène, en vue d’applications en photonique.
The objective of the master project is to explore the possibilities offered by the self-assembly of organic molecules for the realization of 2D-material heterostructures based on graphene, with a view to applications in photonics.
Sujet détaillé/Full description
Les matériaux 2D tels que le graphène présentent des propriétés originales. Les empilements de feuillets 2D différents, appelés hétérostructures de van-der-Waals, attirent particulièrement l’attention en vue d’applications innovantes en électronique et en photonique. Malheureusement le nombre de matériaux 2D susceptibles d’être mis en œuvre est actuellement très limité et ne permet pas d’aller au-delà de démonstrations de principe. Le stage s’inscrit dans le cadre d’un projet de recherche collaboratif entre équipes de physiciens (CEA Saclay, Institut Néel Grenoble) et de chimistes (laboratoire international 2D-FUEL, CNRS et Université Yonsei, Seoul, Corée) visant à introduire des matériaux 2D variés et aux propriétés ajustables constitués d’un feuillet de graphène sur lequel est adsorbé un réseau organisé de molécules organiques. Nous nous intéresserons plus particulièrement aux propriétés photoniques d’hétérostructures de van-der-Waals basées sur ces systèmes. Le stage se basera sur des premiers résultats publiés récemments par les partenaires du projet : N. Kalashnyk et al., Functional hybrid multilayered van derWaals heterostructures from graphene and self-assembled supramolecular 2D crystals. 2d Materials 6, (2019) https://doi.org/10.1088/2053-1583/ab2ba7 ; N. Kalashnyk et al., Electronic effects of the Bernal stacking of graphite on self-assembled aromatic adsorbates. Chemical Communications 54, 9607-9610 (2018) https://doi.org/10.1039/C8CC05806G ; A. St John et al., Computer modeling of 2D supramolecular nanoporous monolayers self-assembled on graphite. Nanoscale 11, 21284-21290 (2019) https://doi.org/10.1039/C9NR05710B .
Les travaux de stage consisteront à la réalisation des structures (transfert de feuillets de graphène, fonctionnalisation par auto-assemblage en solution ou par dépôt sous vide), à la caractérisation structurale (microscopies à sondes locales STM, AFM) et optique (microspectroscopie d’absorption, de luminescence, diffusion Raman).
L’équipe d’accueil est le groupe Nanophotonique du SPEC/LEPO (http://iramis.cea.fr/spec/LEPO/). Pour les besoins de ses recherches, le groupe a développé un savoir-faire important dans le couplage de mesures optiques avec des microscopies à sondes locales. L’équipe dispose ainsi de plusieurs bancs expérimentaux de ce type, fonctionnant à l’air ou sous ultravide. Le stagiaire sera aussi amené à participer aux discussions avec les partenaires du projet pour développer les techniques de réalisation des hétérostructures et participer au design des molécules organiques.
2D materials such as graphene exhibit original properties. The stacks of different 2D atomically-thin layers, called van-der-Waals heterostructures, are attracting particular attention for innovative applications in electronics and photonics. Unfortunately the number of 2D materials that can be processible in such 2D heterostructures is currently very limited and does not allow to go beyond proofs of principle simple demonstrators. The internship will take place in the framework of a collaborative research project between teams of physicists (CEA Saclay, Institut Néel Grenoble) and chemists (2D-FUEL international laboratory, CNRS and Yonsei University, Seoul, Korea) aiming to introduce Various 2D materials with adjustable properties consisting of a graphene sheet on which an organized network of organic molecules is adsorbed. We will be particularly interested in the photonic properties of van-der-Waals heterostructures based on these systems. The internship will be based on the first results published recently by the project partners: N. Kalashnyk et al., Functional hybrid multilayered van derWaals heterostructures from graphene and self-assembled supramolecular 2D crystals. 2d Materials 6, (2019) https://doi.org/10.1088/2053-1583/ab2ba7 ; N. Kalashnyk et al., Electronic effects of the Bernal stacking of graphite on self-assembled aromatic adsorbates. Chemical Communications 54, 9607-9610 (2018) https://doi.org/10.1039/C8CC05806G ; A. St John et al., Computer modeling of 2D supramolecular nanoporous monolayers self-assembled on graphite. Nanoscale 11, 21284-21290 (2019) https://doi.org/10.1039/C9NR05710B ).
The student contribution will consist in the realization of the structures (transfer of graphene sheets, functionalization by self-assembly in solution or by vacuum deposition), in the structural characterization (local probes techniques such as STM, AFM) and determination of optical properties by microspectroscopy (absorption, luminescence, Raman scattering).
The host team is the Nanophotonics group of SPEC / LEPO http://iramis.cea.fr/spec/LEPO/ . For the purposes of its research, the group has developed significant know-how in the coupling of optical measurements with local probe microscopies. The team research is based on several experimental benches of this type, operating in air or under ultra-high vacuum. The student will also participate in discussions with the project partners to develop techniques for producing heterostructures and participate in the design of organic molecules.
Mots clés/Keywords
Matériaux 2D, matériaux organiques, auto-assemblage, nanosciences, nanotechnologies, photonique, microscopies à sondes locales
2D-materials, organic materials, self-assembly, nanosciences, nanotechnologies, photonics, local-probe techniques
Compétences/Skills
Manipulation de matériaux 2D (transfert par voie humide), auto-assemblage moléculaire en solution, dépôt sous vide, microscopies à sondes locales (STM, AFM), microspectroscopie d’absorption, de luminescence, diffusion Raman.
Processing of 2D materials (humid transfer techniques), solution molecular self-assembly, vacuum deposition, scanning probes (STM, AFM), microspectroscopy (absorption, luminescence, Raman scattering).
Images
Surface des quasicristaux
Semi-conducteurs organiques
Semi-conducteurs organiques
Semi-conducteurs organiques
Microscopies à sonde locale
Microscopie à effet tunnel
Microscopie à effet tunnel
Microscopie à effet tunnel
Microscopie à effet tunnel
Origin of the contrast in the photon emission from the tip-surface junction of a STM
Origin of the contrast in the photon emission from the tip-surface junction of a STM
Origin of the contrast in the photon emission from the tip-surface junction of a STM
Origin of the contrast in the photon emission from the tip-surface junction of a STM
Rational design of building blocks for hierarchical molecular self-assembly
Immobilization and labeling of DNA for two-photon microscopy
Plasmonics - Optical properties of nanoparticles as probed by photoemission electron microscopy
Chain-length dependence of the 2D self-assembly of alkylated-triphenylenes on gold
Chain-length dependence of the 2D self-assembly of alkylated-triphenylenes on gold
Chain-length dependence of the 2D self-assembly of alkylated-triphenylenes on gold
2D Self-Assembly of Triazatrinaphthylenes: Synthesis and Characterization  of a Threefold Symmetry Conjugated Systems
2D Self-Assembly of Triazatrinaphthylenes: Synthesis and Characterization  of a Threefold Symmetry Conjugated Systems
Adsorption and self-assembly of fullerenes C60 and C70 at the Au(111)/n-tetradecane interface
Chemical control of self-assembled monolayers of organosylil, organogermyl and organostannyl derivatives on gold
Chemical control of self-assembled monolayers of organosylil, organogermyl and organostannyl derivatives on gold
Chemical control of self-assembled monolayers of organosylil, organogermyl and organostannyl derivatives on gold
Comportement semi-conducteur idéal d\'un monocristal organique
Comportement semi-conducteur idéal d\'un monocristal organique
Nanoélectronique : observer en direct la compression de la lumière
Nanoélectronique : observer en direct la compression de la lumière
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Optique des nano-objets - Apport de la microscopie de photoélectrons PEEM
Optique des nano-objets - Apport de la microscopie de photoélectrons PEEM
Plasmonique
2.1  Auto-assemblages supramoléculaires sur des surfaces
2.1  Auto-assemblages supramoléculaires sur des surfaces
Brevet : Nouveaux dérivés de la triphénylamine, utiles comme fluorophores en biologie, notamment pour la microscopie biphotonique
Brevet : Microscopie à effet tunnel par émission de photons perfectionnée
Brevet : Nanostructures à résistance différentielle négative et leur procédé de fabrication
Alignement à grande distance de fullerènes dans un réseau 2D à double cavité
Alignement à grande distance de fullerènes dans un réseau 2D à double cavité
Cellules Photovoltaïques Organiques : de la molécule aux composants
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Comment brillent les étoiles nanométriques ?
Une architecture moléculaire 3d pour la réalisation de surfaces actives
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Brevet : Dérives de type dipyrannylidene comme couche interfaciale anodique dans des dispositifs électroniques
Brevet : Procédé de traitement d\'un fluide a l\'aide d\'un réseau auto organisé adsorbé sur une surface
Brevet: Laser plasmonique et son procédé de fabrication
Brevet : Procédé de fabrication d\'un capteur piézorésistif
Nano-objets photoniques auto-assemblés
Nanophotonique non-linéaire
Brevet : Laser plasmonique et son procédé de fabrication
Brevet : Nouveaux dérivés de la triphénylamine utiles comme fluorophores en biologie, notamment pour la microscopie biphotonique.
Laboratoire d\'Electronique et Photonique Organique (LEPO)
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Brevet : Sonde active pour la microscopie optique en champ proche
COME-ON
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NANOCRISNET
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HAPPLE
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SAMPLE
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SAMIRÉ
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Axe nanophotonique
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NANORAIL
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NANOLIGHT
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Matériaux, surfaces et nanostructures
Nanophotonique / Plasmonique
Projets de recherche collaborative
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Fonctionnalisation non-covalente du graphène et auto-assemblages supramoléculaires confinés sur surfaces
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SMAL\'LED (2015-2018)
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Films organiques auto-assemblés bidimensionnels de structures ajustables
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Absorption résonante plasmon à l\'origine de la luminescence de nanoparticules d’or
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Réalisation et étude d\'un couplage optique fort entre une couche mince de molécules auto-assemblées et les plasmons de surface
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Manipuler la lumière à l’échelle nano
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Contrôle de la réponse électronique de molécules par leur positionnement à l’échelle sub-atomique sur le graphite
Plasmonique et photopolymérisation activée : des outils pour modifier finement des nanoparticules métalliques
Photopolymérisation plasmonique : une voie de synthèse simple d’objets nanométriques hybrides fonctionnels
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