Résumé :
À l’échelle nanométrique, les particules métalliques présentent de nouvelles propriétés optiques liées au phénomène de résonance plasmon. Cet effet augure d’importantes réalisations dans un large éventail de domaines d’applications allant des technologies de l’information aux énergies renouvelables, tout en passant par la biomédecine.
Une résonance plasmon est une oscillation collective et cohérente des électrons de conduction à la surface d’une nanoparticule métallique sous l’influence d’un champ électromagnétique extérieur. La longueur d’onde de cette résonance dépend des caractéristiques de la nanoparticule, de son environnement extérieur et de la géométrie d’illumination.
Le projet de recherche a pour objectif la mise en œuvre de ces propriétés plasmoniques pour la manipulation de la lumière à petite échelle et permettre ainsi l’émergence de technologies innovantes. Pour ce faire, la réponse optique de différentes de nano-objets métalliques de différentes géométries et tailles, pris individuellement : cube, prisme… ou en groupes : dimère, chaîne… sont étudiées par microscopie de photoémission d’électrons PEEM (PhotoEmission Electron Microscopy), une technique de cartographie haute résolution (20 nm), non intrusive, permettant un adressage sélectif des modes plasmons. En complément à cette investigation expérimentale, la recherche d’une distribution du champ proche optique spécifique est également conduite au moyen de la théorie des groupes, une méthode théorique originale permettant de prédire les résultats en quelques minutes seulement.
Mots-clés : Plasmonique, LEEM, PEEM, Théorie des groupes, Nanophotonique.
Plasmonics, a tool for the engineering of the near optical field at the nanometer scale – Near optical field manipulation.
Abstract:
At nanometer scale, the metallic particles exhibit new optical properties related to the plasmon resonance phenomenon. This effect holds great promise for a large range of applications ranging from information technology to renewable energies and biomedicine.
A plasmon resonance is a collective and coherent oscillation of the conduction electrons at a metallic nanoparticle surface under the influence of an external electromagnetic field. The resonance wavelength depends on the nanoparticle characteristics, the external environment and the illumination geometry.
The research project aims to implement these plasmonic properties for the manipulation of light at small scale and thus allow the emergence of innovative technologies. To do this, the optical response of various metallic nano-objects of different geometries and sizes, taken individually: cube, prism … or in groups: dimer, chain … are studied by PhotoEmission Electron Microscopy (PEEM), a non-intrusive and high resolution (20 nm) mapping technique allowing a selective addressing of plasmons modes. In addition to this experimental investigation, the search for a specific optical near-field distribution is also carried out using group theory, an original theoretical method allowing to predict the results in just a few minutes.
Keywords: Plasmonics, LEEM, PEEM, Group Theory, Nanophotonics.