Nano-Assemblage de Boites Quantiques Colloidales pour le Gain Optique – MetaQD

Les nanomatériaux colloïdaux, et notamment les boites quantiques, ont aujourd’hui atteint une maturité suffisante pour explorer des concepts plus complexes que leur utilisation comme absorbeur/émetteur, et devraient désormais être utilisés comme unités de base pour construire des hétérostructures fonctionnelles. Les boites quantiques ont démontré un fort potentiel pour les applications nécessitant du gain optique, telles que le développement de sources lasers et d'amplificateurs de lumière miniaturisés. Le projet MetaQD a pour but l’élaboration de nouveaux métamatériaux colloïdaux pour le gain optique, dans le but d'obtenir des propriétés de gain inaccessibles à l'échelle du matériau unique. Ce projet s'appuie sur la très grande accordabilité en longueur d'onde des boites quantiques et sur le fort degré de contrôle de leurs interfaces, ouvrant la voie à de nombreuses possibilités d’interaction entre nanoparticules. Notamment, l'exploitation de transitions inter-nanocristaux pourrait ouvrir la voie au développement de structures en cascade, ouvrant la voie à de nouvelles sources de lumière efficaces dans l'infrarouge. Le projet MetaQD reposera sur l'utilisation de techniques de spectroscopie avancées pour orienter le développement de tels métamatériaux. De telles propriétés sont désirables pour répondre à des problématiques d’intégration de sources de lumière accordables et cohérentes pour la photonique intégrée. Cependant, les excellentes propriétés de gain optique des nanocristaux ont été par le passé difficiles à transférer dans des dispositifs où l’excitation se fait par injection électrique. Le projet MetaQD cherchera en parallèle à sonder les propriétés de gain optique dans des dispositifs de type LED ou diode laser. Cette approche originale tire profit de l'expérience du porteur dans le domaine de l’optoélectronique colloïdale, et s’inscrit dans le cadre d’une grande interdisciplinarité chimie/physique au sein du laboratoire PMC de l’Ecole polytechnique.