Thèse soutenue

Study of optical and spectroscopic properties of lanthanide-doped nanorods for near-field nanoprobing applications
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Auteur / Autrice : Reinaldo Chacon hevia
Direction : Gérard Colas des FrancsAymeric Leray
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance le 20/06/2022
Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Carnot-Pasteur (Besançon ; Dijon ; 2012-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne (ICB) (Dijon)
Etablissement de préparation : Université de Bourgogne (1970-....)
Jury : Président / Présidente : Thierry Grosjean
Examinateurs / Examinatrices : Alice Berthelot
Rapporteurs / Rapporteuses : Vincent Paillard, Aurélien Bruyant

Résumé

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Les nanoparticules dopées aux lanthanides constituent une famille polyvalente de nanosondes locales photoluminescentes. Dans ce travail, nous étudions la photoluminescence de nanobâtonnets de NaYF4 dopés à l'Eu3+ caractérisée par un spectre fortement polarisé. Nous développons un modèle théorique complet et une approximation paraxiale de l'émission dipolaire des nanobâtonnets. Nous mesurons la photoluminescence de nanobâtonnets individuels par microscopie confocale de fuorescence et déterminons certaines de leurs propriétés optiques intrinsèques. Nous déterminons également la nature (électrique ou magnétique) et les orientations des moments dipolaires des transitions optiques utiles comme sonde locale dans le domaine visible.En plus du modèle théorique complet et de l'approximation paraxiale, la microscopie de Fourier fournit une troisième méthode pour déterminer l'angle du moment dipolaire, tout en donnant également accès à la hauteur efective des nanobâtonnets. Nous clarfiions également le rôle de la transition électrique et magnétique, y compris les sous-niveaux de Stark dans la formation des images du plan de Fourier, pas pris en compte dans la littérature.En fin, nous utilisons les nanobâtonnets comme sondes pour la densité locale des états optiques en réalisant une expérience de Drexhage. Nous étudions la photoluminescence émise par les nanobâtonnets, en nous concentrant sur les transitions 5D0 →7F1, 5D0 →7F2 et 5D0 →7F4, en fonction de la distance à un miroir en or. Nous déterminons les rapports de branchement électrique/magnétique, les forces des oscillateurs et le rendement quantique de ces transitions. Nous démontrons que les nanobâtonnets peuvent être utilisés comme une sonde vectorielle des contributions électriques et magnétiques à la densité locale d'états optiques (LDOS).