Propriétés optiques de films minces plasmoniques hybrides à superstructure chirale contrôlée

Optical properties of hybrid plasmonic thin films with a controlled chiral superstructure

• Auteur / Autrice : Wenbing Wu
• Direction : Gero Decher
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie physique
• Date : Soutenance le 11/12/2020
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Charles Sadron (Strasbourg ; 1985-....)
• Jury : Président / Présidente : Cyriaque Genet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Yann Battie, Matthias Pauly
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Thierry Verbiest, Mona Tréguer-Delapierre

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chiralité (physique)

Résonance plasmonique de surface

Propriétés optiques

Couches minces

Mots clés libres

Chiralité

Nanofils d’argent

Pulvérisation à incidence rasante

Assemblage couche-par-couche

Dichroïsme circulaire

Métamatériaux hybrides

Chirality

Silver nanowires

Grazing incidence spraying

Layer-by-Layer assembly

Circular dichroism

Hybrid metamaterials

Résumé

Cette thèse présente l'étude des propriétés optiques de superstructures plasmoniques chirales composées de nanofils d'argent alignés par pulvérisation à incidence rasante (GIS) et organisés en structures multicouche par assemblage couche-par-couche (LbL). Cette approche permet d'obtenir des superstructures multicouches hélicoïdales avec des propriétés optiques reproductibles et modulables en contrôlant précisément l’organisation des nanoobjets. Les propriétés optiques sont systématiquement caractérisées par différentes méthodes (spectroscopie de dichroïsme circulaire et polarimétrie à matrice de Mueller en particulier) et modélisées par matrices de transfert en utilisant le formalisme de Berreman. Les superstructures chirales présentent un dichroïsme circulaire extrêmement élevé (au-delà de 10 000 mdeg). Ces structures peuvent également modifier fortement les propriétés de molécules achirales situées dans leur voisinage par couplage entre les nanofils d’argent et la molécule, avec une influence prépondérante de la position du colorant dans la superstructure.

This thesis presents the study of the optical properties of chiral plasmonic superstructures composed of silver nanowires aligned by grazing incidence spraying (GIS) and organized in multilayer structures by Layer-by-Layer (LbL) assembly. This approach allows to obtain helical multilayer superstructures with reproducible and tunable optical properties by precisely controlling the organization of the nanoobjects. The optical properties are systematically characterized by different methods (in particular circular dichroism spectroscopy and Mueller matrix polarimetry) and modelled by transfer matrices using the Berreman formalism. The chiral superstructures present an extremely high circular dichroism (above 10,000 mdeg). These structures can also strongly modify the properties of achiral molecules placed in their vicinity by coupling between the silver nanowires and the molecule, with a preponderant influence of the position of the dye in the superstructure.