Optique et acoustique avec un nano-objet individuel : effets d'environnement

Optics and acoustics with a single nano-object : environment effects

• Auteur / Autrice : Fabio Medeghini
• Direction : Fabrice Vallée, Natalia Del Fatti
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 26/02/2018
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Physique et Astrophysique de Lyon (1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Lumière Matière
• Jury : Président / Présidente : Alfonso San Miguel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pascale Roubin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Yannick De Wilde, Pascal Ruello

Mots clés

Mots clés contrôlés

Résonance optique

Hautes pressions

Nanoparticules

Mots clés libres

Nanoparticules

Haute pression

Cellule en enclume de diamant

Facteur de qualité acoustique

Modes propres de vibration

Résonance

Spectroscopie pumpe sonde

Spectroscopie par modulation spatial

Nanoparticles

High pressure

Diamond anvil cell

Acoustic quality factor

Vibrational eigenmodes

Resonance

Pump&probe spectroscopy

Spatial modulation spectroscopy

Résumé

Dans cette thèse, les propriétés d'une nanoparticule unique ont été réglée en modifiant son environnement.Plus spécifiquement, dans la première partie de ce travail, la résonance des plasmons de surface des nanobipyramides d'or individuelles a été étudié expérimentalement dans un milieu sous pression contrôlable et son évolution encadré par modélisations théoriques.Afin d'accéder à l'optique d'une nanoparticule unique tout en générant un environnement sous haute-pression, la combinaison de la spectroscopie par modulation spatial avec la cellule en enclume de diamant a été atteint.Dans la seconde partie de la thèse, les vibrations acoustiques des nanodisques d'or individuels sur a substrat en saphir ont été caractérisé expérimentalement via spectroscopie pump&probe. Une attention particulière a été accordée à leur amortissement en fonction du rapport d'aspect des disques en soulignant la présence des amplifications en factor de qualité.Modélisations numériques ont fourni un aperçu des amplifications observées, montrant que l'hybridations entre modes se produit pour rapport d'aspect spécifiques, potentiellement en atténuant les pertes en énergie acoustique à travers l'interface disque/substrat

In this thesis, the properties of a single nanoparticle have been tuned altering its environment. Specifically, in the first part of this work, the surface plasmon resonance of individual gold nanobipyramids has been experimentally studied under a pressure adjustable surrounding and its evolution physically framed thorough theoretical modeling.In order to access to the single nanoparticle optics while generating a hydrostatic high-pressure environment, a challenging combination of the spatial modulation spectroscopy technique with the diamond anvil cell method has been achieved.In the second part of the thesis, the acoustic vibrations of individual gold nanodisks on sapphire substrate has been experimentally characterized via pump&probe spectroscopy. Particular attention has been paid to their damping as a function of the disks aspect-ratio enlightening the presence of quality-factors enhancements.Numeric modeling has provided a physical insight for the observed amplifications, showing that modes hybridizations occur at specific aspect-ratios, potentially reducing the acoustic energy loss towards the interface disk/substrate