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Univ. Paris-Saclay
Laboratoire d'Electronique et Photonique Organique (LEPO)
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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

Le LEPO effectue des recherches dans le domaine de l’interaction lumière-matière à l’échelle nanométrique, notamment dans des assemblées de nanoparticules et des systèmes moléculaires ou hybrides organisés.

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. Outre la conception et l’étude de nano-objets photoniques originaux (en collaboration avec d’autres équipes en sciences des matériaux), l’approche du LEPO repose également sur le développement de méthodes originales de mesures en champ proche, de façon à comprendre les processus photoniques aux échelles spatiales et temporelles pertinentes.

Ainsi, le groupe a développé un savoir-faire important d’une part dans la microscopie de photoémission d’électrons et d’autre part dans le couplage de mesures de micro-spectroscopie optique (absorption, fluorescence, diffusion Raman, conversion de fréquence) avec des microscopies à sondes locales (AFM, STM). Une attention particulière est portée à l'AFM, pour lequel un mode original d'acquisition ("Zéro Phase Modulation") est en cours de valorisation.

® Une sélection de nos moyens et développements expérimentaux est proposée dans notre page "galerie".


Nos principaux projets de recherche en cours, décrits plus en détail ci-dessous, concernent les exaltations locales de champ en plasmonique, métamatériaux ou matériaux 2D, et leurs applications dans des techniques d’imagerie et de microscopie avancées pour la biologie, le biomédical (capteurs et photothérapie), l’optoélectronique, les matériaux … Le LEPO s’intéresse aussi à des thèmes plus prospectifs tels que la manipulation optique de nano-objets ou la photonique à 1 photon, 1 électron, 1  molécule …

 

Projets SINAPSE et UFO

Ferroelectric nanocrystals for optical sensing / labeling

Nous nous intéressons aux propriétés optiques (génération de second harmonique, fluorescence) de nanocristaux de BaTiO3 dopés par des terres rares et éventuellement associés à des nanoantennes plasmoniques. Ces objets constituent une nouvelle classe de marqueurs pour l’imagerie en biologie, avec des applications potentielles pour la caractérisation du transport intraneuronal (ANR SINAPSE) ou pour la détection du changement de potentiel extracellulaire (ANR UFO). Compte-tenu de leurs propriétés piezoélectriques,  tout changement électrique à proximité de ces nanoparticules entraine en effet une modification de leur spectre de  photoluminescence.

C. Fiorini, S. Vassant

Partenaires : ENS Paris saclay / LUMIN (coordinateur) – F. Marquier / F. Treussart ; Institut Langevin : T. Pons, Lequeux ; IOGS : JJ Greffet, M. Besbes ; CS/SPMS : B. Dkhill, C. Paillard ; ICB : N. Millot ; METSY : F. André, L. Mir

ANR


 

 

Projet POPCORN

Photochimie et photophysique des plasmons en vue du contrôle de la polymérisation en champ proche

POPCORN vise à analyser le rôle relatif des photons (1), porteurs de charges (2) et chaleur (3) dans la polymérisation assistée par plasmons à la surface d'une nanoparticule (NP). Pour ce faire, différents systèmes de référence bien définis seront considérés et un large éventail de techniques complémentaires de pointe, résolues temporellement (photo-émission d’électrons, spectroscopie champ sombre) ou spatialement (TEM, SERS) sera mise en œuvre afin de révéler la physique en jeu. POPCORN ouvrira de nouvelles perspectives dans le domaine de la nanofabrication,  la photocatalyse assistée par plasmon, la photothérapie (Photothermie, ROS) ou le photovoltaique.

C. Fiorini (coordinatrice), L. Douillard

Partenaires : IS2M : O. Soppera ; L2N : PM Adam, R. Bachelot ; CEA NIMBE : S. Marguet

ANR


 

 

 

Projet POEEMS

Physique des matériaux émetteur d'électrons

Objectif : produire des sources d'électrons à fort courant d'émission en conditions extrêmes de champ électrique, de température, de réponse à long terme.

Nouvelle famille de matériaux de cathode : la fibre de nanotubes de carbone

Nouveau mécanisme d'émission : effet tunnel induit par un champ électrique statique photoassisté.

L. Douillard


 

 

 

Projet PLASMONISC

Influence d'une antenne plasmonique sur le croisement intersystème au sein d'une molécule unique  

Nanomanipulation en 3D d'une nanoparticule d'or par sonde locale, combinée à l'analyse de fluorescence par détection de photons corrélés en temps.

Mesure complète des différents taux de conversion suivant la présence ou la position de la nano-antenne plasmonique que constitue cette nanoparticule d'or.

S. Vassant

Partenaires : S. Marguet (CEA/NIMBE), L. Sosa-Vargas (Sorbone Université)

ANR


 

 

 

 

Projets STACSAMGRAPH et LESOMMETA
Architectures moléculaires auto-organisée pour l'émission de lumière

  • Hétérostructures de Van-der-Waals basées sur des couches moléculaires auto-assemblées sur graphène
  • Métamatériaux auto-assemblés utilisant les mésophases (phases cristal-liquides) de dérivés de colorants organiques

F. Charra, S. Vassant

Partenaires : D. Kreher (UVSQ), L. Sosa-Vargas, F. Mathevet (Sorbone Université), AJ Attias (UMI 2B-FUEL)

ANR


 

 

 

 

Projets PHOTOMIC et CANAPO

Matériaux organiques photochromiques pour le calcul neuromorphique  

  • Optimisation des réponses combinées de dichroisme, biréfringence, et déformations photoinduites pour moduler la transmission optique par un faisceau optique de contrôle de basse puissance.
  • Implémentation de ce principe comme synapse optique dans des réseaux neuromorphiques tout-optiques

F. Charra (coordinateur Photomic), C. Fiorini

Partenaires : S. Barbay, L. Calvet (C2N) ; K. Nakatani, R. Métivier (ENS paris Saclay/PPSM)

ANR      


 

 
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.



Projet DART

Détecteur AFM rapide en tapping-mode

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.

Dans le projet DART, 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.

Partenaire : Biophy (Tescan Analytics)

          


 

 

Projet HYDRAE

Détection HYperspectrale de contaminants par Diffusion RAman Exaltée de surface

La diffusion Raman exaltée par la surface (SERS) est une technique sensible à la surface bien établie pour détecter la présence de traces d'analytes moléculaires. Dans une description électromagnétique, le mécanisme du SERS repose en partie sur l'excitation de plasmons de surface localisés dans des films métalliques aléatoires. Les plasmons de surface génèrent des champs électromagnétiques considérablement amplifiés, confinés dans des régions d'échelle nanométrique appelées "points chauds". Bien que l'impact des singularités de surface sur les matériaux plasmoniques ait été largement étudié, la fabrication de substrats SERS efficaces demeure un défi. Dans ce projet, la corrélation entre les réponses optiques en champ proche et en champ lointain de substrats SERS métalliques aléatoires fabriqués par dépôt physique en phase vapeur est étudiée. La microscopie électronique à photoémission (PEEM), une technique de cartographie en champ proche à haute résolution, est utilisée pour accéder aux propriétés statistiques de la distribution de l'intensité et de la localisation des points chauds des films Au évaporés. La technique d'évaporation de films minces constitue un moyen simple et efficace de préparer rapidement et d'optimiser les substrats SERS.

L. Douillard

Partenaires : J.-F. Bardeau (Le Mans Université), Ludovic Duponchel (Université de Lille)

ANR


 

 
Laboratoire d'Electronique et Photonique Organique (LEPO)

Image PEEM d'un substrat de film Au aléatoire sous excitation optique à 630 nm, champ de vision de 10 µm, et vue d'ensemble du l'instrument.


 

 

Interfaces sur mesure et nano-architectures ajustables conçues à l'échelle nanométrique

(contact : Fabien Silly)

 
#154 - Màj : 24/11/2022

 

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