Centre d’Élaboration de Matériaux et d’Etudes Structurales (UPR 8011)


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Optique près des surfaces et à l’échelle nanométrique

par Guy Molénat - publié le

Ce nouveau livre, dont l’un des trois auteurs est chercheur au CEMES, explore les phénomènes physiques sous-jacents aux réponses optiques des systèmes nanométriques. Les aspects importants de l’optique ondulatoire sur les surfaces et à petites échelles sont discutés, tels que l’interférence optique près des surfaces, la façon dont les champs optiques d’imagerie peuvent être utilisés pour améliorer la résolution, les conséquences de la taille finie de la tache focale et l’origine physique de l’indice de réfraction basée sur un ensemble de diffuseurs discrets.

La largeur finie d’un faisceau incident sur une surface réfléchissante crée une zone où les faisceaux incident et réfléchi se chevauchent. Dans cette zone de recouvrement, les deux faisceaux interfèrent, donnant lieu à une onde stationnaire de surface et on peut profiter des ondes stationnaires de surface pour améliorer la réponse optique des nanoparticules ou molécules adsorbées.

Dans le chapitre trois, nous décrivons comment les effets d’interférence peuvent être exploités pour améliorer la résolution d’image en microscopie optique. En utilisant une sonde à balayage optique en mode collection, les ondes stationnaires latérales peuvent être enregistrées à des distances variables de la surface. Nous montrons ensuite comment une région de champ intermédiaire en dehors de la région de champ proche peut être définie. Dans la région de champ intermédiaire, les variations d’amplitude à travers l’image sont considérables à des distances inférieures à cinq fois la longueur d’onde du faisceau incident. Cela permet une transition en continu entre les images indirectes (diffraction) et directes. De plus, nous expliquons comment l’image de la particule peut être reconstruite. La résolution peut être aussi élevée que celle observée dans l’optique de champ proche optique, avec l’avantage supplémentaire qu’aucun signal de rétroaction entre la sonde et la surface n’est requis.

Le chapitre quatre examine la conséquence de la taille finie de la tache focale en spectroscopie optique. La modification de la position d’un nanotube dans le spot focal conduit à des décalages spectraux lors du déplacement dans une direction particulière mais pas dans la direction perpendiculaire à celle-ci. Cela signifie que lors de l’utilisation d’un spectromètre à réseau, des décalages apparents des positions spectrales peuvent se produire si les nano-émetteurs sont plus petits que la taille de la tache focale. Les décalages spectraux associés sont faibles mais ne peuvent être ignorés lors de l’étude des effets induits par la déformation ou le dopage dans les spectres optiques des nano-objets.

Le dernier chapitre explique comment l’indice de réfraction peut être expliqué par la diffusion d’un ensemble de diffuseurs discrets. Nous commençons par considérer un plan de diffuseurs et ensuite nous introduisons la troisième dimension. Nous montrons finalement comment le déphasage est lié à la vitesse finie de la lumière et à la dimension physique du milieu en interaction.

 

Référence du livre : Optics Near Surfaces and at the Nanometer Scale, Bacsa, Wolfgang, Bacsa, Revathi, Myers, Tim, SpringerBriefs in Physics, ISSN : 2191-5423

Lien : https://www.springer.com/gp/campaign/surface-interface-science/blog2

Contact : Wolfgang Bacsa [chez] cemes.fr