TERC3 - Tremplin-ERC

Dévoiler la partie sombre des intéractions lumière-matière – DarkLight

Résumé de soumission

Les interactions entre la lumière et la matière sont souvent considéré comme étant dues uniquement au champ électrique de la lumière, négligeant la composante magnétique des ondes électromagnétiques. Ceci est particulièrement vrai en optique quantique où la composante électrique de la lumière ce couple au dipôle électrique d'un système quantique. Cependant, la densité d'énergie électromagnétique est parfaitement partagée entre les champs électrique et magnétique, ce qui signifie que la moitié des interactions possibles entre la lumière et la matière ne sont pas étudiées. Deux raisons limitent l'observation de ces dernières : (i) la faible amplitude et large localisation du champ magnétique optique et (ii) le recouvrement des champs électrique et magnétique en champ lointain.

A l'interface entre la nano optique et la physique quantique, DarkLight développe une toute nouvelle thématique de recherche en prolongeant le concept de nanoantennes optiques pour la création de points chauds de champ magnétique optique, dans le but (i) d'observer une transition dipolaire magnétique unique, en (ii) augmentant très fortement son émission de fluorescence et en (iii) exaltant la densité d'états locale magnétique à l'échelle nanométrique.

Pour cela, DarkLight introduit des nanoantennes photoniques novatrices pour forcer les interactions entre la lumière magnétique et la matière. Un intense et pur point chaud magnétique est créé et confiné par une antenne photonique placée à proximité d'un émetteur quantique possédant une transition dipolaire magnétique, augmentant l'émission de cette dernière de manière dramatique. De plus, cette antenne originale est placée à l'extrémité d'une pointe de microscope champ proche optique dans le but de contrôler la position entre l'émetteur magnétique et la nano-structure, permettant un contrôle parfait des interactions.

Ce programme de recherche représente un nouveau paradigme dans la compréhension fondamentale des interactions lumière-matière et ouvre des horizons complètement nouveaux dans des thématiques de recherches aussi diverses que les nanotechnologies, la détection ultra-sensible, la biologie, l’optique chirale et quantique, entre autres.

Coordination du projet

Mathieu Mivelle (Institut des nanosciences de Paris)

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

INSP Institut des nanosciences de Paris

Aide de l'ANR 149 904 euros
Début et durée du projet scientifique : décembre 2017 - 18 Mois

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