Nano-antennes plasmoniques pour le contrôle de l'émission spontanée

par Clément Beaufils

Projet de thèse en Physique

Sous la direction de Guillaume Cassabois et de Emmanuel Rousseau.

Thèses en préparation à Montpellier , dans le cadre de I2S - Information, Structures, Systèmes , en partenariat avec L2C - Laboratoire Charles Coulomb (laboratoire) depuis le 01-09-2015 .


  • Résumé

    L'objectif de cette thèse est de contrôler l'émission spontanée de nanotubes de carbone par des nano-antennes plasmoniques métalliques. L'originalité de l'approche proposée concerne à la fois l'émetteur et la cavité. L'intérêt d'utiliser des antennes plasmoniques comme cavités est double. D'une part, elles modifient le diagramme d'émission de l'émetteur, de sorte qu'une ingénierie précise de l'antenne peut rendre ce diagramme très directif, ce qui facilite ensuite la collection de la lumière émise par la nanostructure. D'autre part, les antennes plasmoniques constituent une approche innovante et pertinente pour augmenter l'émission spontanée dans le domaine spectral du proche infra-rouge. En effet, la forte réduction des pertes ohmiques dans les métaux dans le proche infra-rouge par rapport au domaine visible fait apparaître les antennes plasmoniques comme une solution très puissante pour cette gamme spectrale, afin de combiner directivité de l'émission et forte exaltation de l'émission spontanée. Cette thèse se concentrera principalement sur l'étude de nanotubes de carbone. Leur faible diamètre (environ 1 nm pour les nanotubes étudiés dans cette thèse) leur confère des propriétés optiques remarquables, liées à l'existence d'une transition excitonique à température ambiante. Avec un diamètre moyen d'1 nm, les nanotubes de carbone émettent dans la gamme spectrale des télécommunications par fibre optique (autour de 1.55 µm). Néanmoins, leur rendement quantique limité nécessite le recours à des cavités pour exalter l'émission spontanée. L'utilisation de nanoantennes plasmoniques métalliques semble particulièrement adaptée pour exploiter les propriétés d'émission à température ambiante de ces nanostructures de fabrication simple et peu coûteuse.

  • Titre traduit

    Plasmonic Nano-antennas for controlling spontaneous emission


  • Résumé

    L'objectif de cette thèse est de contrôler l'émission spontanée de nanotubes de carbone par des nano-antennes plasmoniques métalliques. L'originalité de l'approche proposée concerne à la fois l'émetteur et la cavité. L'intérêt d'utiliser des antennes plasmoniques comme cavités est double. D'une part, elles modifient le diagramme d'émission de l'émetteur, de sorte qu'une ingénierie précise de l'antenne peut rendre ce diagramme très directif, ce qui facilite ensuite la collection de la lumière émise par la nanostructure. D'autre part, les antennes plasmoniques constituent une approche innovante et pertinente pour augmenter l'émission spontanée dans le domaine spectral du proche infra-rouge. En effet, la forte réduction des pertes ohmiques dans les métaux dans le proche infra-rouge par rapport au domaine visible fait apparaître les antennes plasmoniques comme une solution très puissante pour cette gamme spectrale, afin de combiner directivité de l'émission et forte exaltation de l'émission spontanée. Cette thèse se concentrera principalement sur l'étude de nanotubes de carbone. Leur faible diamètre (environ 1 nm pour les nanotubes étudiés dans cette thèse) leur confère des propriétés optiques remarquables, liées à l'existence d'une transition excitonique à température ambiante. Avec un diamètre moyen d'1 nm, les nanotubes de carbone émettent dans la gamme spectrale des télécommunications par fibre optique (autour de 1.55 µm). Néanmoins, leur rendement quantique limité nécessite le recours à des cavités pour exalter l'émission spontanée. L'utilisation de nanoantennes plasmoniques métalliques semble particulièrement adaptée pour exploiter les propriétés d'émission à température ambiante de ces nanostructures de fabrication simple et peu coûteuse.