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Réponse collective des plasmons dans un réseau 2D de nanoparticules métalliques

A. Slablab, G. Rizza, P.-E. Coulon

Actuellement, la plasmonique consiste à exploiter les propriétés optiques d’une nanostructure métallique unique, pour manipuler et utiliser la lumière à l’échelle nanométrique. Cependant, la largeur spectrale importante de la résonance plasmon limite les applications potentielles. Un moyen d’aller à l’encontre de cette limitation est de créer des résonances Fano : quand une lumière incidente rencontre un réseau 2D de NPs, elle est diffusée par les différents éléments de la structure. La présence d’organisation dans le système permet l’apparition d’effets cohérents parmi les ondes diffusées. Ces nouveaux modes sont appelés « modes de surface du réseau » (LSM) et sont caractérisés par des pics de Fano symétriques et asymétriques. Ces résonances Fano sont très sensibles aux changements de géométrie et à l’environnement : de petites perturbations peuvent induire des décalages importants de l’énergie de résonance et de grandes augmentations de champ.
Pour obtenir un réseau 2D de NPs d’or, nous utilisons la nanolithographie au LPN (Marcoussis). Grâce à cette technique, en ajustant précisément le pas et la taille des NPs, il est possible de faire apparaître les résonances Fano du réseau.
L’utilisation des résonances Fano sont particulièrement intéressantes dans une large gamme d’applications, allant du photovoltaïque aux capteurs bio-senseurs, en passant par les spectroscopies SERS et SEIRA.

a) réseau 2D de plots d'or à l'interface air/SiO2, b) réseau 2D de plots d'or et c) nanosphères d'or enfouies dans une matrice SiO2

mise en évidence de la résonance Fano dans un réseau 2D de nanoparticules d'or