Contribution expérimentale à l’étude des propriétés optiques de Al, Ni et Au/Ni

Experimental Contribution to the Study of Optical Properties from Al, Ni and Au/Ni

• Auteur / Autrice : Silvere Schuermans
• Direction : Jérôme Plain, Thomas Maurer
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux, Mécanique, Optique et Nanotechnologie
• Date : Soutenance le 19/12/2017
• Etablissement(s) : Troyes
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Troyes, Aube)
• Partenaire(s) de recherche : Collectivité territoriale : Aube (Le département)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Charles Delaunay / ICD
• Jury : Président / Présidente : Pierre-Michel Adam
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thomas Maurer, Pierre-Michel Adam, Agnès Maître, Philippe Pernod, Gérard Cola des Francs
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Agnès Maître, Philippe Pernod

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nickel

Aluminium

Matériaux

Magnétooptique

Plasmons

Mots clés libres

Plasmons

Magnétooptique

Matériaux -- effets de la chaleur

Aluminium

Nickel

Plasmons (physics)

Magnetooptics

Materials -- effect of heat on

Aluminum

Nickel

Résumé

Ce travail se base sur l’utilisation de l’aluminium et du nickel à des fins applicatives à l’interface des propriétés physiques de la plasmonique, du magnétisme et de la thermique. Dans un premier chapitre, nous présentons un état de l’art et un rappel des bases théoriques. Le second chapitre expose le développement de deux nouvelles synthèses de nanoparticules d’aluminium. La première emploie un principe d’ablation acoustique suivi un recuit thermique. La seconde exploite la réduction de sels d’aluminium par du sodium métallique. Nous présentons les propriétés optiques des particules, dont une forte extinction optique dans l’UV et une photoluminescence dans le visible. Nous exposons dans le troisième chapitre les propriétés optiques de nanoparticules de nickel obtenues par recuit de films minces, avec notamment un couplage entre la résonance du plasmon de surface localisé des nanoparticules et les transitions interbande du nickel. Enfin dans le dernier chapitre nous présentons deux nouveaux couplages entre des plasmons et des champs magnétiques statiques ou de la chaleur. Ces couplages entrainent un décalage des pics d’extinction optique de nanoparticules bimétalliques (or/nickel). En définitive, notre travail s’inscrit dans une volonté de création de nouveaux procédés pour la fabrication de nanostructures métalliques et l’étude de propriétés optiques innovantes. Nous souhaitons in fine enrichir les possibilités de recherche, d’application et d’exploitation de la plasmonique

This work is based on the use of aluminium and nickel nanoparticles in order to develop original applications using their plasmonic properties as well as magnetism and heat. Firstly we present a state of the art and theoretical basics useful to the understanding of our works. Next we expose the development of two new synthesis of aluminium nanoparticles. For the first one we use acoustical ablation followed by thermal annealing. The second is based on the chemical reduction of aluminium salts by metallic sodium. These nanoparticles exhibit optical extinction in the UV range and photoluminescence in the visible. Thirdly we present optical properties of nickel nanoparticles made by thermal annealing of thin films. Especially we discuss about a coupling effect between localized surface plasmon resonances substained by the nanoparticles and interband transition of nickel. At length, we present two coupling effects between plasmons from nanoparticles and static magnetic fields or heat. Those coupling effects induce a shift of the extinction peaks measured on bimetallic nanoparticles (gold/nickel). At the end we worked on this project in order to create new processes to fabricate metallic nanostructures. More, we exposed original optical properties of such nanoparticles. In fine we want to improve new research avenues for plasmonics, and subsequent applications and exploitation