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Les nanostructures diélectriques à fort indice de réfraction présentent des propriétés optiques originales liées à la présence de résonances optiques dépendantes de leur forme et dimensions. Elles sont de plus en plus étudiées comme des alternatives aux nanostructures plasmoniques pour exalter et contrôler l’interaction lumière-matière à l’échelle sub-longueur d’onde.
La Plasmonique & Nano-Optique Quantique vise à transposer à 2D certains concepts d’optique quantique en remplaçant le mode de cavité habituel par un mode plasmon supporté par une nanostructure métallique ou par un mode photonique dans une structure diélectrique à la géométrie appropriée.
Dans le cadre de nos recherches dans les domaines de la nano-optique et de la nano-photonique, nous avons développé des concepts nouveaux, des théories adaptées ainsi que des codes numériques flexibles et fiables afin de décrire les architectures complexes associées à nos mesures expérimentales actuelles. Parmi les différents objectifs théoriques liés à notre activité, nous pouvons mentionner la théorie générale des fonctions de Green Dyadiques pour les calculs électromagnétiques (cartographie de champs, LDOS photonique et plasmonique, dissipation de chaleur et accroissement de température, spectres champ lointain et de EELS) ainsi que des outils numériques permettant de décrire les interactions plasmon-molécules dans le champ proche (taux de désexcitation, signaux d’émission d’une molécule, équations de Maxwell-Bloch).
Les pertes Ohmiques dans les structures plasmoniques ont toujours été considérées comme un défaut majeur pour la propagation longue distance et la mise au point de dispositifs efficaces. Cependant, la possibilité de contrôler l’augmentation de température grâce aux paramètres d’illumination (longueur d’onde, polarisation) a déclenché un fort intérêt dans la communauté de la NanoOptique. Ce domaine de recherche, la thermoplasmonique, pourrait potentiellement mener à des percer dans différents domaines comme la nanomédecine, la nanochimie, ou la manipulation et le piégeage optique assistés thermiquement.
En positionnant une pointe métallique de microscope à effet tunnel (STM) à quelques angströms de la surface d’un échantillon métallique ou semiconducteur, il est possible de mettre en évidence, sous certaines conditions de tension de polarisation, une émission de photons engendrée par la jonction tunnel polarisée.
Cette activité est développée en collaboration avec les groupes SINanO, GNS et NeO.
Couplés a d’autres excitations élémentaires (phonons, excitons), les plasmons de surface ouvrent de nouvelles possibilités en termes de contrôle spectral et spatial de la réponse optique et d’exaltation du champ électromagnétique local. En effet, de nouvelles excitation hybrides plasphoniques ou plexcitoniques apparaissent dès lors que les énergies des excitations mises en jeu sont judicieusement choisies (résonances).
De par leur capacité à capter efficacement la lumière et à la convertir en paires électrons-trous, en quelques dizaines de femtosecondes, les plasmons de surface agissent comme des convertisseurs de l’énergie électromagnétique en énergie électrique.
