Effets de chiralité en régime de couplage fort lumière-matière

Effects of chirality in strong light matter coupling

• Auteur / Autrice : Jérôme Gautier
• Direction : Thomas W. Ebbesen
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie physique
• Date : Soutenance le 23/09/2022
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de science et d’ingénierie supramoléculaires (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Laurent Douce
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Tal Schwartz, Joël Bellessa

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chimie physique et théorique

Régime de couplage fort

Chiralité

Mots clés libres

Chiralité

Matrice de Mueller

Couplage fort lumière-matière

Cavité de Fabry-Perot

Interaction chiroptique

Chirality

Mueller matrix

Strong light matter coupling

Fabry-Perot cavity

Chiroptic interaction

Résumé

Dans ce manuscrit de thèse, nous utilisons les propriétés fondamentales de la chiralité planaire pour fabriquer des cavités de Fabry-Pérot produisant un champ électromagnétique intracavité chiral. Ces cavités sont étudiées expérimentalement à l’aide du formalisme de Stokes-Mueller, et simulées avec l’aide d’une description multipolaire classique du champ électromagnétique. Ce formalisme est ensuite étendu pour décrire dans le cadre chiral le régime du couplage fort lumière-matière ainsi que la création de polaritons chiraux dans un champ quantifié.Nous discuterons ainsi formellement du transfert de chiralité d’un champ électromagnétique chiral a un système moléculaire achiral à l’aide d’un système polaritoniques. Cette discussion est associée à de premiers résultats expérimentaux ou nous couplons fortement une molécule achirale à une cavité chirale et analysons les courbes de dispersion expérimentale pour déterminer la nature des polaritons.

In this thesis manuscript, we use the fundamental properties of planar chirality to fabricate Fabry-Perot cavities producing a chiral intracavity electromagnetic field. These cavities are studied experimentally using the Stokes-Mueller formalism and simulated using a classical multipolar description of the electromagnetic field. This formalism is then extended to describe, in the chiral framework, the strong light-matter coupling regime and the creation of chiral polaritons in a quantified field.Thus, we formally discuss the chirality transfer from a chiral field to an achiral molecular system using polaritonic systems. This discussion is then associated with first experimental results where we strongly couple an achiral molecule to a chiral cavity mode and analyze the experimental dispersion curves to determine the nature of the new polaritonic systems.