Nanoplasmonique et effets thermiques aux petites échelles pour des applications capteurs

Nanoplasmonics and thermal effects at small scales for sensor applications

• Auteur / Autrice : Oumaima Haidar
• Direction : Abdellatif Akjouj, Abdellah Mir
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Systèmes optiques et photonique
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2021
• Etablissement(s) : Université de Lille (2022-....) en cotutelle avec Université Moulay-Ismaïl
• Ecole(s) doctorale(s) : ENGSYS Sciences de l'ingénierie et des systèmes
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie

Mots clés

Mots clés libres

Plasmonique

Eléments finis

Photonique

Thermoplasmonique

Nanoparticules

Capteur

Sensor

Plasmonic

Nanoparticles

Thermoplasmonic

Photonic

Elements fines

Résumé

Le projet proposé vise à apporter une rupture dans le design de capteurs à base de structure nanoplasmonique. Pour ce faire, on propose d'exploiter dans un système de détection multimodale les avantages de la résonance de surface plasmonique localisée et les effets thermiques induits des nanoparticules, combinés à des résonateurs électromécaniques. Nous étudierons les éléments théoriques et les propriétés plasmonique et de thermoplasmonique qui serviront de base à la compréhension des phénomènes physiques recherchés dans la santé et l'énergie. Nous proposerons les designs optimaux permettant d'obtenir la plus grande élévation de la température qui correspond à un transfert optimal entre l'énergie lumineuse et l'énergie thermique qui nous permettrons la réalisation et la caractérisation expérimentale des différents dispositifs. Ainsi l'intégration des nanostructures nanoplasmoniques avec des résonateurs électromécaniques. Il s'agit ici d'utiliser une plateforme à ondes élastiques de surface (ou guidées) pour quantifier l'efficacité de la conversion énergielumineuse vers énergie thermique. On envisage donc de coupler ces composants aux structures nanoplasmoniques pour effectuer des mesures multimodales, des propriétés du milieu environnant, à la fois optique (résonance nanoplasmonique) et électromécaniques via le changement de la fréquence de résonance.

The proposed project aims to bring a breakthrough in the design of nanoplasmonic structure-based sensors. This is achieved by exploiting the advantages of localized plasmonic surface resonance and induced thermal effects of nanoparticles, combined with electromechanical resonators, in a multimodal sensing system. We will study the theoretical elements and the plasmonic and thermoplasmonic properties that will serve as a basis for understanding the physical phenomena sought in health and energy. We will propose the optimal designs allowing to obtain the highest temperature elevation which corresponds to an optimal transfer between light and thermal energy which will allow us the realization and the experimental characterization of the various devices. Thus the integration of nanoplasmonic nanostructures with electromechanical resonators. The aim is to use a platform with surface elastic waves (or guided) to quantify the efficiency of the conversion from light energy to thermal energy. We therefore plan to couple these components to nanoplasmonic structures to perform multimodal measurements of the properties of the surrounding medium, both optical (nanoplasmonic resonance) and electromechanical via the change of the resonance frequency.