Spectroscopie de couches minces d'or dopées avec des molécules fluorescentes

Spectroscopy of thin layers of gold doped with fluorescent molecules

• Auteur / Autrice : Guillaume Micouin
• Direction : Patrice Baldeck
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique des matériaux
• Date : Soutenance le 21/12/2018
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique (Grenoble, Isère, France ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Interdisciplinaire de Physique (Grenoble, Isère, France ; 1966-....) - Laboratoire de chimie. Lyon (2003-….)
• Jury : Président / Présidente : Alain Ibanez
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Monica Focsan, Stéphane Parola
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Céline Fiorini-Debuisschert, Renaud Bachelot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Luminescence

Nanoparticules d'or

Couches minces

Mots clés libres

Plasmon

Nanoparticules d'or

Molécule fluorescente

Nanogap

Couplage fort

Strong coupling

Fluorescent molecule

Nanogap

Plasmon

Gold nanoparticles

Résumé

Dans ce travail de thèse nous avons étudié les propriétés de fluorescence de films minces d’or dopés avec des molécules organiques Nous avons montré par imagerie électroniques MEB et TEM qu’ils sont structurés en agglomérats de nanocristaux (5 à 10nm) recouverts de molécules formant un gap nanométrique. Dans les spectres d’extinction nous avons observé la présence de la résonance plasmon du métal ainsi que d’une autre résonance à 600nm que nous attribuons au plasmon de gap.Les spectres d’émission et d’excitation de fluorescence ont confirmé que ces films dopés fluorescents avec une composante venant de la fluorescence de l’or, et une autre caractéristique de la présence des molécules fluorescentes. Les décalages spectraux en excitation et en émission à la fois de l’or et des molécules sont les signes d’un couplage fort entre leurs états électroniques, ce qui serait en accord avec la très forte concentration de molécules dans le film (1/100 molaire)L’observation non intuitive de la fluorescence des molécules insérées dans la couche d’or aurait pour origine l’augmentation considérable de leur taux radiatifs qui a été récemment observé dans les nanogaps.

In this thesis work we studied the fluorescence properties of gold thin films doped with organic molecules. We have shown by electronic imaging SEM and TEM that they are structured in agglomerates of nanocrystals (5 to 10 nm) covered with molecules forming a nanometric gap. In the quenching spectra we observed the presence of the plasmon resonance of the metal as well as another resonance at 600nm that we attribute to the gap plasmon.The fluorescence emission and excitation spectra confirmed that these fluorescent doped films with a component coming from the fluorescence of gold, and another characteristic of the presence of fluorescent molecules. The spectral shifts in excitation and in emission of both the gold and the molecules are the signs of a strong coupling between their electronic states, which would be in agreement with the very high concentration of molecules in the film (1/100 molar)The non-intuitive observation of the fluorescence of the molecules inserted into the gold layer is due to the considerable increase in their radiative levels that has recently been observed in nanogaps.