Etude du couplage des propriétés optiques linéaires et non-linéaires de senseurs chimiques basés sur des nanoparticules semiconductrices à haut rendement quantique

par Thomas Noblet

Projet de thèse en Physique et chimie de la matière et des matériaux

Sous la direction de Christophe Humbert.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Ondes et Matière , en partenariat avec Laboratoire de Chimie Physique (laboratoire) , Physico-chimie des Interfaces (equipe de recherche) et de université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2016 .


  • Résumé

    Les processus physico-chimiques se produisant dans les nanoparticules semiconductrices (boîtes quantiques de 2 à 10 nm de diamètre) sont à l'origine d'une nouvelle classe de sondes fluorescentes trouvant des applications en catalyse et en reconnaissance moléculaire. Le confinement quantique des électrons aux sein de ces objets luminescents permet de tirer profit simultanément de leurs propriétés optiques d'absorption et d'émission dans la gamme spectrale visible pour amplifier la réponse non-linéaire (vibrationnelle et électronique) des molécules qui les entourent. La thématique scientifique centrale du projet de thèse vise donc l'analyse et la compréhension fine des mécanismes d'interaction entre la lumière et les boîtes quantiques, notamment dans le cadre de l'optique non-linéaire. Il s'agit de comprendre et de modéliser les interactions optiques quantiques de ces nanostructures semiconductrices avec leur milieu moléculaire environnant sous l'action de champs électromagnétiques intenses (lasers).

  • Titre traduit

    Study of the coupling between linear and nonlinear optical properties of chemical sensors based on semiconducting nanoparticles of high quantum yield


  • Résumé

    Thanks to their physico-chemical properties, semiconducting nanoparticles (from 2- to 10-nm-diameter quantum dots) enable the design of a new class of fluorescent probes. These remarkable systems are based on the strong quantum confinement of electrons and holes, thus giving rise to an atomic-like carrier density of states. In turn, their coupling to the electrostatic environment is highly enhanced and opens new horizons for molecular recognition and fluorescence biosensing. In particular, we can benefit from both the absorption and the emission properties in the visible range to excite and amplify the nonlinear optical response of their molecular surrounding. The aim of this thesis project is to analyse and understand the interaction mechanisms between light and quantum dots, especially in the point of nonlinear optics. It is thus to understand and to model the quantum optical properties of these semiconducting nanoparticles with their molecular environment under the application of intense electromagnetic fields (lasers).