Réponse linéaire et ultra-rapide de nanoparticules individuelles multi-matériaux

Linear and ultrafast response of individual multi-material nanoparticles

• Auteur / Autrice : Anna Lombardi
• Direction : Natalia Del Fatti
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 30/09/2013
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Physique et Astrophysique de Lyon (1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Lumière Matière
• Jury : Président / Présidente : Frédérique de Fornel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Luis M. Liz-Marzan, Paolo Milani, Fabrice Vallée
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Anne Débarre, Gilles Tessier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fano, Variétés de

Spectroscopie

Résonance plasmonique de surface

Nanoparticules

Mots clés libres

Plasmonique

Nanoparticules métalliques

Hétérodimères or-argent

Résonance plasmonique de surface

Effet de l'environnement local

Effet du substrat

Effets du couplage électromagnétique

Effet de Fano

Plasmonics

Metallic nanoparticles

Gold-silver hetero-dimers

Surface plasmon resonance

Local environment effect

Substrate effect

Electromagnetic coupling effects

Fano effect

Résumé

Les propriétés optiques et vibrationnelles de nanoparticules métalliques individuelles ont été étudiées par spectroscopie par modulation spatiale (SMS), avec une attention particulière aux effets de forme, composition, environnement local, ainsi que de couplage inter-particule. La réponse optique de nanoparticules (métalliques au cœur-couronne métal-diélectrique) allongées et des particules bimétalliques (hétérodimères or-argent) a été mesuré et en suite interprétée grâce à une corrélation avec la caractérisation morphologique de la même particule obtenue par microscopie à transmission électronique et avec des simulations par éléments finis prenants en compte la réelle géométrie du nano-objet et le substrat. Une technique pompe sonde résolue en temps a été en suite utilisée pour étudier le profil Fano dans l'absorption d'une particule d'or au sein d'un hétérodimères or-argent. Sur une échelle de temps des quelques dizaines de picosecondes, les vibrations acoustiques multimodales de nanobipyramides d'or individuelles ont été optiquement détectées et caractérisées par rapport à un modèle élastique classique

Optical and vibrational properties of individual metal-based nanoparticles have been investigated by spatial modulation spectroscopy (SMS), focusing on their dependence on nano-object shape, composition, environment and inter-particle coupling. Quantitative investigations of the optical response, and in particular, the surface plasmon resonance (extinction cross-section amplitude, spectral position and linewidth) of elongated metal or metal-dielectric (gold nanorods, nanobipyramids with or without silica coating) and bimetallic (gold-silver heterodimers) nanoparticles deposited on a substrate have first been performed. The same nanoparticles were characterized by electron microscopy permitting quantitative interpretation of their optical response using finite element numerical simulations, taking into account the influence of the substrate. Combining SMS microscopy with a high sensitivity femtosecond two-color pump-probe setup, the ultrafast dynamics of single nano-objects has been investigated. The Fano absorption profile of a gold nanoparticle within a single gold-silver heterodimer, a parameter not accessible by linear spectroscopy, was directly measured. On a picosecond time-scale, multimodal acoustic vibrations of single gold nanobipyramids were optically lunched and detected, and their features compared to a model based on continuum elasticity