CE30 - Physique de la matière condensée et de la matière diluée

Nanocristaux de perovskite inorganique pour la nanophotonique – IPER-Nano2

Résumé de soumission

L'électrodynamique quantique est un sujet de recherche majeur en physique moderne traitant du couplage d'un seul émetteur à un mode du champ électromagnétique. Aujourd'hui, il est possible de construire expérimentalement un système où les propriétés fondamentales d'un seul émetteur peuvent être accordées par le couplage à son environnement électromagnétique. Différents émetteurs ont été étudiés d'atomes individuels ou d'ions à des systèmes à l'état solide tels que des boites quantiques épitaxiées ou des nanocristaux semiconducteurs (NC). Les applications vont de la communication quantique sécurisée et la génération de nombres aléatoires à l'imagerie biologique. Les tests fondamentaux de la théorie quantique sont également concernés, avec la possibilité d'étudier l'interaction forte lumière-matière.

IPER-Nano2 a deux objectifs principaux:
(i) étudier les propriétés optiques et électroniques de nouveaux émetteurs quantiques semiconducteurs, les nanocristaux de perovskite inorganique (p-NC). La substitution de l’halogène et la variation de la taille permettent d’accorder la longueur d'onde d'émission de l'ultraviolet au proche infrarouge. La luminescence à température ambiante avec un clignotement réduit et un rendement élevé jusqu'à 90% rendent ces systèmes très prometteurs pour la nanophotonique.
(ii) coupler des p-NCs uniques à des dispositifs nanophotoniques originaux (nanofibres optiques, nanofibres à réseau de Bragg, ou microcavités fibrées) afin d’exalter, rediriger et façonner leur émission. Les perspectives à long-terme sont les suivantes: obtenir une source de photons uniques efficace basée sur des p-NCs intégrés dans des structures photoniques fonctionnant à température ambiante; et créer la base d'études futures sur l'interaction lumière-matière en régime de couplage fort.

IPER-Nano2 devrait aboutir à plusieurs percées dans le domaine des p-NC et de la nanophotonique. Ceux-ci comprennent une description complète de leurs propriétés électroniques, excitoniques et de spin et un couplage optimisé aux structures photoniques pour les amener à l'état de l'art de la génération de photons uniques avec des systèmes quantiques à basse température et température ambiante. Les perspectives à long terme de ce projet comprennent l'exploration du régime de couplage fort avec des effets à la fois fondamentaux et technologiquement pertinents, tels que, les non-linéarités en présence d’un faible nombre de photons (comme attendu du au faible écrantage diélectrique des p-NCs) et qui est une élément clé pour le traitement de l'information quantique.

IPER-Nano2 regroupe trois partenaires complémentaires: l'Institut des Nanosciences de Paris (INSP) possède une double expertise en synthèse de NC colloïdales et en propriétés opto-électroniques et de spin de nanostructures, le Laboratoire Pierre Aigran (LPA) dispose d'une longue expérience dans la spectroscopie cohérente linéaire et non-linéaire des nanostructures, les effets d’electrodynamique quantique et le Laboratoire Kastler Brossel (LKB) dispose d'une expertise reconnue en optique quantique. IPER-Nano2 est un projet ambitieux et le consortium engagé est idéalement placé pour relever les défis posés par la proposition.

Coordinateur du projet

Madame Maria Chamarro (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
LPA Laboratoire Pierre Aigrain
LKB Laboratoire Kastler Brossel

Aide de l'ANR 488 037 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2018 - 48 Mois

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