Synthèse et caractérisation d’agrégats bimétalliques pour la magnéto-plasmonique

par Ophelliam Loiselet

Thèse de doctorat en Matériaux. Optique

Sous la direction de Florent Tournus et de Joël Bellessa.

Soutenue le 14-03-2018

à Lyon , dans le cadre de Ecole Doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne) , en partenariat avec Université Claude Bernard (Lyon) (établissement opérateur d'inscription) et de Institut Lumière Matière (laboratoire) .

Le président du jury était Catherine Journet.

Le jury était composé de Florent Tournus, Joël Bellessa, Matthieu Jamet, Odile Stéphan.

Les rapporteurs étaient Caroline Andreazza-Vignolle, Christophe Petit.


  • Résumé

    Depuis plusieurs années les physiciens de la matière condensée s'intéressent aux propriétés optiques et magnétiques des nanoparticules métalliques. Deux propriétés restent largement étudiées : les résonances plasmon localisées et l'anisotropie magnétique à l'échelle nanométrique. Ces deux effets résultant de propriétés électroniques bien différentes sont habituellement rencontrés dans des nanosystèmes distincts. Depuis les années 2000 des études ont montré qu'il était possible de bénéficier de ces deux caractéristiques dans un seul et même système nanométrique. Dans cette thèse, nous nous intéresserons à la combinaison des propriétés magnétiques et plasmoniques dans des systèmes de taille inférieure à la dizaine de nanomètres: les agrégats bimétalliques de CoAg et de CoAu synthétisés par voie physique sous ultravide encapsulés en matrice (alumine et carbone). Nous nous intéresserons à la structure de ces agrégats bimétalliques de différentes stœchiométries et à l'effet de leur environnement à travers l'étude de leurs propriétés optiques, magnétiques et électroniques (par spectroscopie électronique par perte d'énergie (EELS) sur des particules individuelles). Nous montrerons l'effet de la matrice, carbone ou alumine, sur la structure des agrégats ainsi que sur leurs propriétés magnétiques (moment par agrégat, anisotropie). En optique nous verrons également l'importance de la stœchiométrie entre métal noble et cobalt sur les phénomènes d'amortissement et de décalage de résonance plasmon. Enfin nous montrerons la répartition spatiale des plasmons de surface sur des particules unique par des mesures de STEM-EELS

  • Titre traduit

    Synthesis and characterisation of bimetallic clusters for magneto-plasmonics


  • Résumé

    For several years condensed matter physicists have been interested in the optical and magnetic properties of metallic nanoparticles. Two properties remain largely studied: localized plasmon resonances and magnetic anisotropy at the nanoscale. These two effects resulting from very different electronic properties which are usually encountered in separate nanosystems. Since the 2000's, studies have shown that it is possible to benefit from these two characteristics in a single nanometric system. In this thesis, we will focus on the combination of magnetic and plasmonic properties in systems of size less than ten nanometers: bimetallic clusters of CoAg and CoAu synthesized physically under ultrahigh vacuum and embedded in a matrix (alumina and carbon). We will study the structure of these bimetallic clusters of different stoichiometries and the effect of their environment through the investigation of their optical, magnetic and electronic properties (by electron energy loss spectroscopy (EELS) on individual particles ). We will show the effect of the matrix, carbon or alumina, on the structure of the clusters as well as on their magnetic properties (moment by cluster, anisotropy). In optics we will also see the importance of stoichiometry between noble metal and cobalt on the phenomena of the damping and shifting of the plasmon resonance. Finally we will show the spatial distribution of surface plasmons on single particles by STEM-EELS measurements


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