Service de Physique de l'Etat Condensé

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 :

• Projets de recherche collaborative
• Brevets de l'équipe de nanophotonique

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 :  )