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Sujets de thèse
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DRF : Sujet de thèse SL-DRF-19-0347

DOMAINE DE RECHERCHE
Interactions rayonnement-matière / Physique de l'état condensé, chimie et nanosciences
INTITULÉ DU SUJET Français English

Physique et applications d'électrons chauds d'origine plasmonique

RÉSUMÉ DU SUJET

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 (CEA, CentraleSupélec, ENS Paris Saclay, Paris Hôpital 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 résonance plasmon [Douillard 2017, 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 (cancer du sein), dont le but est l’optimisation de thérapies en cours de développement, notamment photothermiques et photodynamiques.

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

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

[Douillard 2012, 11] S. Mitiche et al. J. of Phys. Chem. C 121 (2017) 4517–4523, C. Awada, et al. J. of Phys. Chem. C 16 (2012) 14591, L. Douillard, F. Charra. J. of Phys. D: Applied Physics 44 (2011) 464002, C. Hrelescu, et al. Nano Lett. 11 (2011) 402–407

FORMATION NIVEAU MASTER RECOMMANDÉ

Optique & NanoScience

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 : 01/10/2019
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