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Sujets de thèse
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DRF : Sujet de thèse SL-DRF-18-0292

DOMAINE DE RECHERCHE
Physique du solide, surfaces et interfaces / Physique de l'état condensé, chimie et nanosciences
INTITULÉ DU SUJET Français English

Génération d'électrons chauds d'origine plasmonique : Physique et applications

RÉSUMÉ DU SUJET

Physique et applications d'électrons chauds d'origine plasmonique

A petite échelle, l’interaction de la lumière avec un objet métallique se traduit par l’occurrence de résonances au sein du spectre d’absorption, les résonances plasmon. Ces résonances correspondent aux processus d’oscillations collectives des électrons de conduction du métal [Mie 1908] et constituent un domaine de recherche à part entière baptisé plasmonique. Au-delà des aspects de manipulation du champ proche optique, un objet métallique à résonance plasmon constitue une source d’électrons chauds, dont les propriétés électroniques atypiques peuvent être mises à profit pour la conduite de réaction de chimie locale.

Ce travail a pour objectif d’étudier la physique amont de la production des électrons chauds par un objet métallique de petite taille en lien avec des applications, notamment médicales telles que la thérapie photodynamique ciblée. Il s’agit d’un travail à dominante expérimentale en collaboration étroite avec un partenariat pertinent de physiciens, chimistes, biologistes et oncologues issus de différentes institutions (CEA, CentraleSupélec, Hospital Saint-Louis). Il bénéficiera de l’expérience acquise par le groupe CEA IRAMIS SPEC en microscopie LEEM / PEEM (Low Energy Electron / PhotoEmission Electron Microscopy), dont le principe repose sur le suivi de la distribution des photoélectrons émis en réponse à une excitation plasmon [Douillard 2012, 2011] et constitue par la même une technique de choix pour ce type d’étude.

Les objectifs visent à répondre à d’importantes questions fondamentales relatives à l’émission d’électrons chauds par une particule métallique sous excitation optique multiphotonique. Il s’agit notamment de déterminer la dynamique d’émission des porteurs de charges (expérience pompe sonde) et leurs distributions tant spatiale à l’échelle du nano-objet, qu’énergétique au travers de spectres en énergie cinétique d’objets individuels. L’objectif ultime s’inscrit dans le cadre d’un projet d’oncologie médicale, dont le but est l’optimisation de thérapies en cours de développement, notamment photothermique et photodynamique.

Mots clefs : Electrons chauds, plasmon, laser, PEEM, LEEM

[Mie 1908] G. Mie, Ann. Phys. (Leipzig) 25 (1908) 377

[Douillard 2012, 11] C. Awada, et al. J. of Phys. Chem. C 16 (2012) 14591 DOI 10.1021/jp303475c, L. Douillard, F. Charra. J. of Phys. D: Applied Physics 44 (2011) 464002 DOI:10.1088/0022-3727/44/46/464002, C. Hrelescu, et al. Nano Lett. 11 (2011) 402–407 DOI: 10.1021/nl103007m

Laboratoire d’accueil CEA IRAMIS SPEC UMR CNRS 3680

Correspondant CEA chargé du suivi de la thèse ludovic.douillard@cea.fr

Ecole doctorale Ondes et Matière, Univ. Paris Saclay.

FORMATION NIVEAU MASTER RECOMMANDÉ

Physique du solide, optique, plasmonique

INFORMATIONS PRATIQUES
Institut rayonnement et matière de Saclay
Service de Physique de l'Etat Condensé
Laboratoire d'Electronique et nanoPhotonique Organique
Centre : Saclay
Date souhaitée pour le début de la thèse : 01/10/2018
PERSONNE À CONTACTER PAR LE CANDIDAT

Ludovic DOUILLARD  

CEA
DRF/IRAMIS/SPEC/LEPO
CEA Saclay Bât.466
F-91191 Gif sur Yvette, France

Téléphone : +33 1 69 08 36 26

UNIVERSITÉ / ÉCOLE DOCTORALE
Paris-Saclay
Ondes et Matière
DIRECTEUR DE THÈSE

Ludovic DOUILLARD

CEA
DRF/IRAMIS/SPEC/LEPO
CEA Saclay Bât.466
F-91191 Gif sur Yvette, France