Photochimie en champ proche
Nous contribuons au développement de la photochimie assitée par la plasmonique, qui est désormais un domaine de recherche actif dans les nanosciences. En particulier, nous étudions la photopolymérisation déclenchée par plasmon comme outil pour l’élaboration ascendante de nanoparticules hybrides polymère/métal. En bref, le champ plasmonique d’une nanoantenne optique est utilisé pour induire la photo-réticulation d’une formulation polymère photosensible environnante. L’ajout de boîtes quantiques colloïdales (cQD) à la formulation permet le positionnement précis de cQD uniques à proximité de l’objet de l’antenne. Un tel nano-émetteur plasmonique hybride se comporte comme un nano-interrupteur piloté par la polarisation dans le régime d’émission de photons uniques. Cette chimie à médiation plasmonique implique des mécanismes distincts : effet thermique, processus pilotés par des électrons chauds et/ou effets photochimiques. Nous travaillons actuellement sur des méthodes expérimentales pour démêler leurs contributions relatives.
Marqueurs par génération de seconde harmonique
En biologie, la demande d’amélioration des performances d’imagerie est liée à la mise en œuvre de nouveaux type de marqueurs, l’objectif étant de trouver le meilleur compromis entre la brillance de ces marqueurs (luminescence, conversion de fréquence …) et leur taille. En effet la taille est un facteur limitant important en vue d’une internalisation in vivo. Dans cet objectif, les propriétés d’exaltation locale de champ de nanoantennes optiques offrent une solution intéressante. Nous nous intéressons plus particulièrement à l’étude de nanocubes diélectrique de BaTiO3 recouverts d’une couronne plasmonique d’or. Une augmentation de la génération de seconde harmonique d’un à 2 ordres de grandeur a pu être mise en évidence sans aucun remodelage photoinduit de la particule. Ces résultats sont étayés par des calculs tenant compte des pertes et des caractéristiques de la couche d’or recouvrant la nanoparticule.
Photophysique de molécule unique
Nous étudions la photophysique des molécules uniques de terrylène intégrées dans une matrice organique mince. En utilisant des mesures de la fonction d’autocorrélation dépendant de la puissance et de la polarisation dans une configuration de Hanbury Brown et Twiss, nous pouvons déterminer les taux des différents processus optiques impliqués (absorption, émission de photons, croisement intersystème, durée de vie de l’état triplet). En particulier, nous démontrons que l’absorption intra-moléculaire triplet-triplet se produit par l’intermédiaire de deux moments dipolaires de transition perpendiculaires, ce qui donne accès à l’orientation complète des trois axes des molécules sondées dans le référentiel du laboratoire. Corollairement, l’interaction optique en champ proche entre une nano-antenne et une molécule unique peut être mesurée quantitativement, en utilisant la microscopie à formce atomique pour contrôler la distance entre la molécule et la nano-antenne. Les changements de densité d’états électromagnétiques induits par l’approche d’une pointe diélectrique ou métallique sont ainsi étudiés.
Sondes actives et multifonctionnelles
L’accès à la région du champ proche optique est rendu possible par des développements instrumentaux avancés dans les microscopies à sonde à balayage SPM, en particulier grâce à l’introduction de pointes fonctionnalisées actives. Des sondes planaires actives sont mises au point en collaboration avec l’université d’Eindhoven. Ces pointes sont fabriquées en découpant une plaquette de silicium métallisé et en ajoutant deux électrodes séparées par un pont à l’apex de la pointe.
Attachées à un diapason, ces pointes constituent des sondes de microscopie à force atomique dotées d’une grande capacité de mesure électrique, magnétique et thermique.