Etude spectroscopique de nanoparticules piégées optiquement – SpecTra

Le projet SpecTra porte sur l'étude des propriétés spectroscopiques de nanoparticules luminescentes et plasmoniques. Nous allons nous concentrer sur deux systèmes distincts très complémentaires : des nanoparticules anisotropes dopées aux terres rares et des nanoparticules d'oxyde plasmoniques. Les nanoparticules dopées terres rares considérées dans ce projet (NaYF4:Yb-Er) présentent un processus d'up-conversion conduisant à des signaux de luminescence avec un très bon rapport signal sur bruit. De plus, elles ont des propriétés spectroscopiques originales avec des raies d'émission sensibles soit au champ magnétique, soit au champ électrique, soit à la température locale et constituent donc des sondes locales prometteuses. La synthèse contrôlée de nanoparticules à fort rapport d'aspect constitue donc un outil privilégié pour caractériser le champ et la polarisation ainsi que la température dans le piège optique. Réciproquement, le contrôle de leur orientation dans le piège est envisageable.

Les particules plasmoniques d'oxyde de tungstène ont été choisies pour leur résonance plasmonique dans le proche infrarouge qui peut être contrôlée par la taille des particule. Dans le cadre du projet, nous allons évaluer l'effet du solvant sur la résonance plasmonique de particules piégées avec des applications de capteur à haute sensibilité.

Un autre point fort du projet SpecTra est le choix des outils de caractérisation optique. Deux pinces à fibres optiques seront appliquées et complétées par un microscope confocal et un piège optique confocale à des fins de détection. La microscopie confocale sera utilisée pour l'optimisation des particules et pour obtenir des données spectroscopiques précises pour les simulations et l'étalonnage des pinces optiques. La conception et la mise en place d'une pince optique dédiée pour le piégeage dans l'air constitue aussi un outil privilégié pour ce projet. Ce dispositif original permettra l'étude spectroscopique de particules libres dans un environnement contrôlé. En outre, il sera utilisé pour étudier le comportement des nanoparticules dans un champ de lumière contrôlée. Le travail expérimental s'appuiera sur des modélisations et simulations numériques afin d'interpréter les signaux mesurés.