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Publication dans "Nature Communications"

Publié le 7 juillet 2020 Mis à jour le 9 juillet 2020
Date(s)

le 7 juillet 2020

Dandan Ge, Ali Issa, Safi Jradi, Mackrine Nahra, Jeremie Béal, Régis Deturche, Hongshi Chen, Sylvain Blaize, Jérôme Plain, Christophe Couteau et Renaud Bachelot, du laboratoire Lumière, nanomatériaux, nanotechnologies - L2n (ERL CNRS 7004), viennent de publier un article dans la prestigieuse revue Nature Communications.

Cet article, dont Renaud Bachelot est le porteur du projet et l’auteur correspondant, s’appuie sur le travail de thèse de Dandan GE, et porte sur les Nano sources optiques hybrides commandées par la polarisation de la lumière.

La conception de nano sources de lumière fonctionnelles est un enjeu important dans le cadre du développement rapide de la nanophotonique. En particulier, les nano sources hybrides plasmoniques basées sur le couplage et les transferts d’énergie entre plasmons de surface localisés et émetteurs quantiques ont fait l’objet de nombreux travaux au cours de la dernière décennie. Jusqu’à maintenant, ce type de nano sources n’était pas sensible à la polarisation de la lumière excitatrice car le milieu actif entourant les nanoparticules métalliques était isotrope à l’échelle nanométrique, le contrôle de la distribution spatiale du milieu n’étant pas assuré à cette échelle.

Un consortium international de laboratoires du CNRS et du CEA (L2n-CNRS-UTT, CINTRA-CNRS/NTU/Thales, IS2M-CNRS-Univ. Strasbourg, NIMBE-CEA CNRS Univ. Paris Saclay et SPEC-CEA CNRS Univ. Paris Saclay) et d’Universités (franco)chinoises (SHU/UTSEUS, SUSTech) et singapourienne (NTU) a réussi à dépasser cette limite. Conduit par le laboratoire CNRS Lumière, nanomatériaux et nanotechnologies (L2n) de l’Université de Technologie de Troyes, ce consortium a conçu un nouveau type de nanosources hybrides plasmoniques sensibles à la polarisation. Ce résultat a été obtenu grâce à une technique unique de nano-photopolymérisation de formulations photochimiques contenant des émetteurs quantiques : la réaction de polymérisation est amorcée localement par le champ plasmonique de nanoparticules métalliques, permettant de piéger avec une précision nanométrique les émetteurs sur des sites stratégiques des particules, de façon anisotrope.

Sur plusieurs nano-émetteurs hybrides de ce nouveau type, les chercheurs ont montré que la photoluminescence dépendait fortement de la direction de polarisation incidente, permettant ainsi plusieurs régimes d’émission de lumière commandés par une simple rotation de la polarisation incidente. Cette nouvelle possibilité a permis le contrôle de paramètres nouveaux comme la densité spatiale locale de probabilité de présence des nano émetteurs autour des nanoparticules métalliques et l’intégrale de recouvrement entre le champ proche plasmonique excitateur et les nano-émetteurs.

Le piégeage de nano-émetteurs uniques a permis de démontrer le tout premier commutateur « switch » tout optique à photon unique actionné via la direction de polarisation de la lumière incidente.

Pour en savoir plus : https://doi.org/10.1038/s41467-020-17248-8