Plasmons collectifs dans des métamatériaux bi-dimensionnels basés sur des nanoparticules métalliques couplées en champ proche

Collective plasmonic excitations in two- dimensional metamaterials based on near-field coupled metallic nanoparticles

• Auteur / Autrice : François Fernique
• Direction : Guillaume Weick
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique de la matière condensée
• Date : Soutenance le 18/07/2019
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de physique et chimie des matériaux (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Didier Felbacq
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Valérie Halté
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Didier Felbacq, Eros Mariani

Mots clés

Mots clés contrôlés

Métamatériaux

Résonance plasmonique de surface

Plasmons

Mots clés libres

Matière condensée

Méta-matériaux

Plasmonique

Taux de décroissance

Effets retard

Condensed matter

Metamaterials

Plasmonic excitations

Decay rates

Retardation effects

Résumé

L’étude des propriétés plasmoniques est un champ de recherche actuellement très actif. En particulier, la possibilité de manipuler la lumière à des échelles sub-longueur d’ondes rend ce domaine très attractif. Récemment, plusieurs études ont montré que les plasmons collectifs dans des méta-matériaux bi-dimensionnels constitués de nanoparticules métalliques se comportaient de manière similaire aux électrons dans les cristaux et partageaient certaines de leurs propriétés. Dans ce manuscrit, nous présentons une théorie unifiée permettant de décrire les propriétés de tels modes plasmoniques dans des réseaux ordonnés de géométrie arbitraires constitués de nanoparticules métalliques couplées en champ proche. En particulier, nous évaluons les taux de décroissance de ces modes ainsi que leurs décalages en fréquence afin de prédire leur observabilité expérimentale.

The study of plasmonic properties is one of the fields of research currently very active. In particular, the ability to manipulate light at subwavelength scales makes this subject very appealing. Recently, several studies have shown that collective plasmons in two-dimensional meta-materials based on metallic nanoparticles behave similarly to electrons in crystals and share some of their properties. In this manuscript, we present a unified theory for describing the properties of such modes in regular arrays of arbitrary geometries constituted by near-field coupled spherical nanoparticles. In particular, we have evaluated the linewidths of these modes as well as their frequency shifts in order to discussed their experimental observabilities.