Transfert d’énergie entre boites quantiques assisté par plasmons de surface propagatifs sur nanofils d’argent

Energy transfer between quantum dots assisted by propagating surface plasmons on silver nanowires

• Auteur / Autrice : Aurélie Broussier
• Direction : Renaud Bachelot, Christophe Couteau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux, Mécanique, Optique et Nanotechnologies
• Date : Soutenance le 15/05/2020
• Etablissement(s) : Troyes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Troyes, Aube)
• Partenaire(s) de recherche : : ANR (Agence nationale de la recherche) - CNRS (Centre national de la recherche scientifique)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Charles Delaunay / ICD
• Jury : Président / Présidente : Nordin Felidj
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christophe Couteau, Nordin Felidj, Elizabeth Boer-Duchemin, Alexandre Bouhelier, Valentina Krachmalnicoff
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Elizabeth Boer-Duchemin, Alexandre Bouhelier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectroscopie

Photoluminescence

Photopolymérisation

Transfert d'énergie

Résonance plasmonique de surface

Nanophotonique

Mots clés libres

Nanophotonique

Résonance plasmonique de surface

Transfert d'énergie

Photopolymérisation

Photoluminescence

Spectroscopie

Nanophotonics

Surface plasmon resonance

Energy transfer

Photopolymerization

Photoluminescence

Spectrum analysis

Résumé

La plasmonique hybride est la branche la plus récente et la plus prometteuse de la nanophotonique, qui tente de contrôler le transfert d’énergie entre les nanoémetteurs assistés par plasmons de surface. Le défi lié à ce système hybride consiste à contrôler la position des boites quantiques donneurs et accepteurs servant d’émetteurs sur le nanofil métallique. Notre approche du positionnement des émetteurs est basée sur la photopolymérisation à deux photons de solution photosensible contenant des boites quantiques. Cette technique permet d'utiliser la lumière pour positionner de manière contrôlée les boites quantiques à proximité d’un système plasmonique. Un nouvel émetteur plasmonique hybride contrôlé est basé sur le couplage entre les boites quantiques et les plasmons de surfaces de propagation qui sont supportés par des nanofils d’argent. Ces nanofils sont considérés comme des résonateurs de plasmons de surface. Une étude paramétrique de la distance entre un type de boites quantiques et l'extrémité du nanofil montre qu'un contrôle précis de la position du site de lancement permet de contrôler l'intensité de la lumière à l'extrémité du fil, à travers la longueur de propagation du plasmon de surface. L’étude de la distance entre les boites quantiques accepteur et donneur permet un contrôle de l’émission des accepteurs par le biais de la longueur de propagation sur le nanofil. Cette nouvelle approche promet de produire des nano-systèmes hybrides accepteurs-donneurs efficaces, en vue de transfert d’informations par guide plasmonique.

Hybrid nanoplasmonics is one of the most promising branch of nanophotonics, that attempts to control the energy transfer between donor and acceptor nano-emitter via surface plasmons. Our approach of nano-emitters positioning is based on two-photon photopolymerization of a photosensitive material that contains quantum dots as nano-emitters. This technique allows one to use light for positioning, in a controlled manner, the quantum dots near the plasmonic nanosystems. New controlled hybrid plasmonic nanoemitters are reported. They are based on coupling between quantum dots and propagating surface plasmons that are supported by silver nanowires, considered as surface plasmons resonators and observed though their scattering at the nanowire ends. A parametric study of the distance between the quantum dots and the nanowire extremity shows that precise control of the position of the launching sites enables control of light intensity at the wire end, through surface plasmon propagation length. Control of the distance between the acceptors and the quantum donors on the silver nanowires allows for control of the emission of the acceptors by the plasmon length of propagation on the nanowire. This new approach is promising to produce efficient acceptor-donor hybrid nano-systems, for information transfer via plasmonic guides.