CEA
CNRS
Univ. Paris-Saclay

Service de Physique de l'Etat Condensé

Les sujets de thèses

2 sujets IRAMIS//SPEC

Dernière mise à jour : 07-07-2020


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• Interactions rayonnement-matière

 

Influence d'une nano-antenne sur le taux de croisement intersystème d'une molécule unique

SL-DRF-20-1085

Domaine de recherche : Interactions rayonnement-matière
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique de l’Etat Condensé (SPEC)

Laboratoire d’Electronique et nanoPhotonique Organique (LEPO)

Saclay

Contact :

Simon VASSANT

Fabrice CHARRA

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Simon VASSANT
CEA - DRF/IRAMIS

+33 169 089 597

Directeur de thèse :

Fabrice CHARRA
CEA - DRF/IRAMIS

+33/169089722

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/simon.vassant/index.php

Labo : http://iramis.cea.fr/SPEC/LEPO

Dans le cadre du projet ANR JCJC PlasmonISC, nous proposons un sujet de thèse majoritairement expérimental en nano-photonique.

L’objectif de la thèse est d’étudier l’influence d’une nano-antenne (plasmonique ou magnétique) sur le taux de croisement intersystème d’une molécule unique fluorescente.



Lorsqu’une molécule fluorescente est pompée optiquement, un électron passe de l’état singulet fondamental à un état singulet excité. L’électron ainsi promu peut alors suivre différents chemins de relaxation : radiative (émission d’un photon de fluorescence), non radiative (cédant son énergie directement à l’environnement), mais il peut aussi passer dans un état triplet qui est en général sombre. Ce passage est appelé croisement inter-système.

Grace à un protocole de mesure basé sur le suivi simultané du flux de photon dans le temps et de mesures d’anticorrélation, il est possible de remonter aux différents taux régissant la photophysique de la molécule, et en particulier le passage de l’état singulet à l’état triplet.



La thèse se déroulera en deux grandes parties :

- Fonctionnalisation robuste d’une pointe de microscope à force atomique par une nanoparticule.

- Mesures optiques sur une molécule unique en présence et absence de la nanoparticule pour obtenir une mesure quantitative de l’influence de la nanoparticule.

Les compétences développées pendant la thèse, au-delà de la formation au travail scientifique seront les suivantes :

- Microscopie à force atomique

- Micro/nano-fabrication

- Microscopie optique et spectroscopie sur objets uniques

- Optique quantique avec des photons uniques

- Nanophotonique



Le candidat devra être diplômé d’une école d’ingénieur ou d’un master recherche, de préférence en nanosciences. Il devra avoir un goût prononcé pour la physique expérimentale. Une expérience préalable en microscopie/spectroscopie, et/ou en fabrication en salle blanche sera un plus.
Optimisation de l'émission plasmonique d'électrons chauds par des nanoobjets métalliques pour la thérapie oncologique photodynamique ciblée

SL-DRF-20-0295

Domaine de recherche : Interactions rayonnement-matière
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique de l’Etat Condensé (SPEC)

Laboratoire d’Electronique et nanoPhotonique Organique (LEPO)

Saclay

Contact :

Ludovic DOUILLARD

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Ludovic DOUILLARD
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/LEPO

01 69 08 36 26

Directeur de thèse :

Ludovic DOUILLARD
CEA - DRF/IRAMIS/SPEC/LEPO

01 69 08 36 26

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/ludovic.douillard/

Labo : http://iramis.cea.fr/spec/LEPO/

L’interaction d’une nanoparticule métallique avec une impulsion de lumière ultrabrève s’accompagne notamment d’une émission d'électrons chauds, d’intérêt pour les applications biomédicales en particulier les thérapies oncologiques ciblées. Liée à l’occurrence de résonances plasmons au sein d’une nanoparticule métallique, cette émission se manifeste dans la fenêtre de transparence du corps humain (rouge 700 nm - proche infrarouge 1500 nm) autorisant un large accès thérapeutique. En milieu biologique, les électrons émis génèrent localement des espèces réactives de l’oxygène (reactive oxygen species ROS) dans un rayon de l’ordre du micromètre autour de la source. Ces espèces ROS sont la source d’un important stress oxydatif pour les cellules, agent moteur des photothérapies en cours de développement.



Ce travail a pour objectif d’optimiser la production des électrons chauds par un objet métallique de dimension sublongueur d’onde en vue d’applications biomédicales, en particulier les thérapies photothermiques et photodynamiques appliquées au cancer du sein. Il s’agit d’un travail à dominante expérimentale en collaboration étroite avec un partenariat pertinent de physiciens, chimistes, biologistes et oncologues (CEA, CentraleSupélec, ENS Paris Saclay, AP-HP Hôpital Avicenne). Il bénéficiera de l’expérience acquise par le groupe CEA IRAMIS SPEC en microscopie LEEM / PEEM (Low Energy Electron / PhotoEmission Electron Microscopy), dont le principe repose sur le suivi de la distribution des électrons émis en réponse à une résonance plasmon. Cette technique permet notamment de déterminer, à l’échelle de l’objet individuel, la dynamique temporelle d’émission des électrons et leurs distributions tant spatiale qu’énergétique au travers de la mesure de leur spectre d'énergie cinétique.



Dans le cadre du projet INSERM Plan Cancer HEPPROS, les nanoobjets cibles optimisés pour une émission efficace d'électrons chauds, sont recouverts d'un polymère biocompatible pour la conduite d’études in vitro et in vivo sur des tumeurs de la bibliothèque tumorale de l'Hôpital Avicenne.



Mots clefs : Thérapie photodynamique, électrons chauds, plasmon, laser, photoémission, PEEM, LEEM



[Douillard 2017, 2012, 2011] S. Mitiche et al. J. of Phys. Chem. C 121 (2017) 4517–4523, C. Awada, et al. J. of Phys. Chem. C 16 (2012) 14591, L. Douillard, F. Charra. J. of Phys. D: Applied Physics 44 (2011) 464002, C. Hrelescu, et al. Nano Lett. 11 (2011) 402–407



Laboratoire d’accueil CEA IRAMIS SPEC UMR 3680

Correspondant CEA chargé du suivi de la thèse ludovic.douillard@cea.fr

Ecole doctorale Ondes et Matière, Univ. Paris Saclay.

 

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