Émission dipolaire et absorption en champ proche de nanostructures - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2011

Dipolar emission and absorption in the near-field of nanostructures

Émission dipolaire et absorption en champ proche de nanostructures

Résumé

This document is the report written during my Ph.D., which lasted from 2008 to 2011 at the Institut Langevin (ESPCI ParisTech, Paris, France). One part of this work is the experimental study of the local density of electromagnetic states (LDOS) spatial fluctuations on semi-continuous gold films. Those random films are known to exhibit localized surface modes when they are close to the percolation threshold. First we dispersed fluorescents nanosources on random films of increasing gold filling fraction, then we measured the sources decay rate statistics. We have shown that the LDOS spatial fluctuations reach a maximum when localized modes appear. We also designed a new experimental setup which allows us to record LDOS maps by using a fluorescent nanosource glued to an AFM tip. We made a proof of concept of this apparatus on test samples. Another part of this work was the theoretical study of the optical response of a metallic nanoparticle. We have shown that the decay rate of an electric dipole in the near-field of a metallic nanoparticle is modified when microscopic interactions are taken into account. We also studied the dependance of the absorption cross-section of a metallic nanoparticle on its environment, and showed that the absorption cross-section is not a intrinsic property. We confirmed this result with a simple example which allowed us to calculate orders of magnitude.
Le présent document constitue le mémoire rédigé durant ma thèse de doctorat, qui s'est déroulée de novembre 2008 à novembre 2011 à l'Institut Langevin (ESPCI ParisTech). Une partie de ce travail de thèse a consisté en l'étude expérimentale des fluctuations spatiales de la densité de modes optiques (LDOS) à la surface de films d'or semi-continus, connus pour présenter des modes de surface localisés au voisinage du seuil de percolation. Pour cela, nous avons dispersé des nanosources fluorescentes à la surface de films de fraction surfacique d'or croissante et mesuré la statistique du taux d'amortissement des émetteurs. Nous avons montré que les fluctuations spatiales de LDOS sont maximales lorsque les modes localisés apparaissent. Nous avons ensuite développé un instrument permettant de réaliser l'imagerie de LDOS en accrochant une nanosource fluorescente à l'apex d'une pointe d'AFM, et réalisé une preuve de principe sur des échantillons de test. Une autre partie a concerné l'étude théorique de la réponse optique d'une nanoparticule métallique. Nous avons montré comment le taux d'amortissement d'un dipôle en champ proche d'une nanosphère métallique est modifié lorsque les interactions microscopiques sont prises en compte. Nous avons également étudié l'influence de l'environnement sur la section efficace d'absorption d'une nanoparticule, et montré que cette grandeur n'est pas intrinsèque, mais dépend de l'environnement. Nous avons confirmé ce résultat sur un exemple simple permettant de donner des ordres de grandeur.
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Dates et versions

tel-00642536 , version 1 (18-11-2011)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00642536 , version 1

Citer

Etienne Castanié. Émission dipolaire et absorption en champ proche de nanostructures. Optique [physics.optics]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2011. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00642536⟩
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