Plasmonique ultra-rapide et nanophotonique

Les nanoparticules de métaux nobles (NP) présentent des propriétés optiques remarquables liées au phénomène de résonance localisée plasmonique de surface (LSPR), qui provient du confinement des électrons de conduction à des échelles beaucoup plus petites que la longueur d'onde de la lumière.
Au-delà, l'interaction des NP et des impulsions laser ultracourtes entraîne une série d'échanges d'énergie transitoires le long desquels la distribution des électrons du métal est déséquilibrée par des processus multiphotoniques et se détend puis revient à l'état stationnaire.
Cette génération d'un gaz "d'électrons chauds" et sa dynamique conduisent alors à des phénomènes intéressants, qui peuvent être exploités davantage dans des applications photoniques, chimiques ou biomédicales : réponse optique non linéaire, surchauffe localisée et soudaine, qui peut elle-même induire l'excitation mécanique du NP, photoluminescence, émission d'électrons, production de radicaux libres dans l'eau, cavitation.
Le processus de conversion photothermique est très efficace lorsque la longueur d'onde du rayonnement correspond au mode LSPR des NP, ce qui permet un apport énergétique optimal.

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En outre, l'étendue des circuits optiques intégrés a conduit à la création de dispositifs photoniques de plus en plus petits qui peuvent supporter des puissances optiques de plus en plus élevées.
Cela amène à une situation où la nature quantique de la lumière ne peut plus être ignorée puisque les effets mécaniques de la pression de radiation sont presque comparables à la taille des objets.
Toutefois, cet effet peut être exploité de manière fructueuse si la résonance mécanique peut être couplée à une résonance optique. Dans une telle configuration, on peut utiliser la lumière pour contrôler le mouvement de l'appareil et, réciproquement, modifier mécaniquement son comportement optique.
Notre équipe est spécialisée dans la modélisation, la mesure et l'exploitation des propriétés optiques des nanostructures photoniques : les NP métalliques et les cristaux photoniques.

Le thème Plasmonique ultrarapide et nanophotonique regroupe 5 sous-thèmes de recherche différents :

•    Plasmonic nanoparticles: Stationary and ultrafast transient optical responses
•    Dynamics of hot electrons and applications
•    Photothermal conversion in metal nanoparticles and applications
•    Near field optomechanics in photonic systems
•   
Photonic engineering of infrared surface waves