Capteurs optiques quantiques et plasmoniques nanostructurés aux interfaces
Bertrand Busson (Chercheur), Christophe Humbert (Directeur de Recherche), Abderrahmane Tadjeddine (Directeur de Recherche Emérite)
Alumni : Laetitia Dalstein (Doc), Thomas Noblet (Doc)
Dans le cadre d’une collaboration bilatérale franco-belge CNRS de longue durée (IEA et IRP, 2016-2026), basée sur l’analyse fine optique spectrale et électronique (spectroscopies 2C-SFG, Absorption UV-Vis, fluorescence résolue en temps), nous nous intéressons au développement, à la caractérisation et à l’application (capteurs pour diagnostiques médicaux) des boîtes quantiques (QD) comme plateformes nanostructurées à coûts maîtrisés (CdTe QDs de 2 à 4 nm de diamètre). Un tel développement dépend du contrôle fin du greffage chimique des QDs sur un substrat transducteur ou non (silicium, silice). Un couplage dipolaire (transfert d’énergie) a été démontré pour la première fois entre le 1er niveau excitonique du QD et ses ligands chimiques par spectroscopie 2C-SFG [Noblet2018, Noblet2020] sur le plateau technique « Héméra », supporté par une modélisation originale basée sur les diagrammes de Feynman à boucles appliquée aux interfaces hybrides, faisant le pont méthodologique entre l’optique et la physique de la matière condensée [Noblet2021, Noblet2022]. Tout ce travail a conduit Thomas Noblet à obtenir le Prix solennel de thèse 2020 de la Chancellerie des Universités de Paris en « sciences toutes spécialités ». Parallèlement, les travaux liés aux nanomatériaux d’or sur différents types d’interfaces de plus en plus complexes ont confirmé l’observation de l’amplification vibrationnelle de la réponse SFG [Dalstein2018, Dalstein2019] ou Raman (SERS) [Barbillon2020, Barbillon2022] des molécules greffées sur les AuNPs par couplage au plasmon de surface, le tout également supporté par des modélisations approfondies en plasmonique [Busson2019].
Diagrammes de Feynman à boucles du processus SFG d’une interface hybride QD-molécule.
Collaborations
Marie Erard (CPSysBio, ICP), Carine Clavaguéra (ThéoSim, ICP), Laurent Dreesen (Université de Liège, Belgique (programmes CNRS IEA 2018 et IRP INANOMEP 2022-2026)), Souhir Boujday (LRS, Sorbonne Université, Paris) ; Grégory Barbillon (EPF-Cachan, LISE Sorbonne Université, Paris).