Couplage fort de l'émission nonlinéaire multiexcitonique à des plasmons – CoLiME

Ce projet a pour objectif d’étudier, tout d’abord l’émission radiative multiexcitonique pour des nanocristaux (boite quantique) et des nanoplaquettes (puits quantique) individuels de semi conducteurs II/VI, puis le couplage de cette émission à des plasmons de surface. La finalité de ce projet est de mettre en évidence, à température ambiante , un couplage fort entre l’émission multiexcitonique et des plasmons de surfaces lorsque les nano-émetteurs sont placés dans des antennes plasmoniques de très faible volume. Ce projet divisé en six parties, 3 pour les nanocristaux et tris pour les nanoplaquettes, comporte dans chacune d’entre elles des expériences d’optique, de la synthèse chimique et de la modélisation. Il associe 3 équipes deux expérimentales en optique et en chimie et une en théorie.
Il a été montré que à température ambiante, pour des boîtes quantiques de CdSe /CdS déposées à l’échelle individuelle sur une lame de verre et soumises à des intensités d’excitation croissantes en régime continu, leur spectre d’émission s’élargit, leur intensité d’émission augmente plus que ne le ferait un simple système à deux niveaux et ce de manière non linéaire. Des études préliminaires montrent une contribution importante des multiexcitons radiatifs dans ce processus. La modélisation de ces observations, en cours, repose sur une description statistique de l’émission à partir d’un quasi-équilibre des populations excitoniques.
Nous nous proposons de commencer par étudier expérimentalement et théoriquement cette émission multiexcitonique en régime pulsé et continu pour des nanocristaux tels que des boîtes quantiques et des nanoplaquettes colloïdales. Dans un deuxième temps, nous étudierons comment cette emission multiexcitonique d’un nanoemetteur individuel se couple à un plasmon de surface. Enfin nous placerons le nanocristal ou la nanoplaquettedans une cavité plasmonique de très faible volume, dans l’objectif de mettre en évidence dans un régime multiexcitonique le couplage fort entre l’émission du nanoémetteur individuel et le mode plasmonique de la cavité.