DS07 - Société de l'information et de la communication

Controle de la polarisation des vallées dans des dichalcogénures 2D par nanostructures plasmoniques chirales – 2D-CHIRAL

Résumé de soumission

Les dichalcoge´nures sont des matériaux émergents présentant des propriétés fascinantes. Des matériaux comme MoS2 ou WS2, qui sont des semi-conducteurs à gap indirect sous leur forme massive, présentent un gap direct lorsqu’ils sont sous la forme d’une mono-couche atomique et deviennent ainsi luminescents. De plus, la présence de vallées non- équivalentes dans leur zone de Brillouin implique que les photons de luminescence ont une polarisation qui dépend de l’excitation. Une luminescence polarisée circulaire droite (respectivement gauche) est ainsi émise sous excitation circulaire droite (respectivement gauche). Toutefois, le taux d'émission de ces matériaux reste assez faible, et le degré de polarisation de la lumière émise n'est vraiment bon qu'à des températures cryogéniques.

Dans ce projet, nous proposons de coupler des nanostructures métalliques chirales (typiquement, une métasurface de nanoparticules métalliques chirales) à des monocouches atomiques de dichalcogénures. Les nanostructures métalliques chirales supportant des résonances plasmon localisées peuvent générer des champs électromagnétiques dit “super- chiraux” que nous nous proposons d’utiliser pour contrôler la polarisation des vallées dans la couche de dichalcogénure. L'idée est d'obtenir une nanosource efficace de photons avec un degré de polarisation circulaire proche de l'unité.

Afin d'atteindre cet objectif, nous développerons des métamatériaux chiraux 2D et 3D. Les métamatériaux 2D sont relativement faciles à fabriquer, présentent des propriétés de dichroïsme circulaire et ont l'avantage d'être faciles à coupler avec une couche atomique de dichalcogénures. Les métamatériaux 3D présentent une difficulté supplémentaire de fabrication, mais permettent d'imaginer des géométries confinées avec des exaltations fortes de la chiralité des champs électromagnétiques. Nous pensons en particulier développer une géométrie originale fondée sur des deux nanostructures chirales empilées et tournées l'une part rapport à l'autre. La nanocavité ainsi formée permettra d’accueillir une mono- ou multicouche de TMDs. Cette structure permettra à la fois d'amplifier le taux d'émission (émission exaltée par plasmons) et le degré de polarisation circulaire de la lumière émise, nous permettant d'atteindre un régime d'émission de lumière chirale inaccessible aux matériaux dichalcogénures bruts.

Coordination du projet

Davy GERARD (Université de Technologie de Troyes)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

NTU Division of Physics and Applied Physics, Nanyang Technological University
UTT Université de Technologie de Troyes

Aide de l'ANR 490 691 euros
Début et durée du projet scientifique : décembre 2017 - 36 Mois

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