Thèse soutenue

Confinement de la lumière dans des métasurfaces plasmoniques nanoparticule-film : d'une couche séparatrice d'épaisseur nanométrique à atomique

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Auteur / Autrice : Rana Nicolas
Direction : Ziad HerroThomas Maurer
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Matériaux, Mécanique, Optique et Nanotechnologie
Date : Soutenance le 20/10/2015
Etablissement(s) : Troyes en cotutelle avec Université Libanaise
Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Troyes, Aube)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Charles Delaunay / ICD
Jury : Président / Présidente : Michaël Canva
Examinateurs / Examinatrices : Ziad Herro, Thomas Maurer, Michaël Canva, Marie Abboud, Joachim R. Krenn, Bert Hecht, Malek Tabbal
Rapporteurs / Rapporteuses : Marie Abboud, Joachim R. Krenn

Mots clés

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Résumé

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Les plasmons polaritons de surface (SPP) et les plasmons localisés de surface (LSP) font l’objet de nombreuses investigations du fait de leur fort potentiel technologique. Récemment, une attention particulière a été portée à des systèmes supportant ces deux types de résonances en déposant des nanoparticules (NPs) métalliques sur des films minces métalliques. Plusieurs études ont mis en évidence le couplage et l’hybridation entre modes localisés et délocalisés. Cependant, une compréhension en profondeur des propriétés optiques et du potentiel de ces interfaces est toujours manquante. Nous avons mené ici une étude de systèmes NPs/film couplés. Nous avons étudié à la fois expérimentalement et théoriquement l’influence d’une couche séparatrice ultra-mince en SiO2 ainsi que l’évolution des différents modes plasmoniques pour différentes épaisseurs. Nous avons ainsi mis en lumière que de tels systèmes couplés offrent des propriétés optiques exaltées et une large accordabilité spectrale. Nous avons aussi cherché à diminuer l’épaisseur de la couche séparatrice vers le cas ultime monoatomique en utilisant le graphène. Du fait du caractère non-diélectrique de celui-ci, nous avons mis en évidence un comportement optique inattendu de la résonance plasmonique. Nous avons expliqué celui-ci par la mise en évidence du dopage du graphène par les NPs, ce qui est un premier pas en direction de dispositifs optoélectroniques à base de graphène. Enfin, après avoir amélioré notre compréhension théorique de ces systèmes, nous avons évalué leur potentiel comme capteurs SERS ou LSP