Défense de thèse de doctorat en sciences physiques "systèmes plasmoniques couplés"

Réponses électromagnétiques de systèmes plasmoniques couplés

Jury

Olivier MARTIN (EPFL, Lausanne), Mathieu KOCIAK (Univ. Paris-Sud), Gian-Marco RIGNANESE (UCL), Philippe LAMBIN, président (UNamur), Yves CAUDANO (UNamur), Luc HENRARD, promoteur (UNamur)

Résumé

 

Les recherches réalisées ces dernières années sur les propriétés optiques des nanoparticules métalliques ont montrés que celles-ci sont gouvernées par les excitations collectives des électrons de conduction, nommées plasmons, et qu'elles dépendent fortement des caractéristiques des  particules (géométrie, taille et matériau) mais aussi de leur environnement. Si les plasmons sont importants d’un point de vue fondamental, ils trouvent également leur place dans des développements technologiques innovants dans des domaines tels que le photovoltaïque, la détection de molécules biologiques, l’exaltation de signaux spectroscopiques et le traitement du cancer.

La tendance actuelle à se tourner davantage vers l’étude des propriétés électromagnétiques de systèmes plasmoniques complexes, c'est-à-dire composés de plusieurs nanoparticules en interaction, accentue les faiblesses et les limitations des différentes méthodes numériques utilisées jusqu’à présent. Afin de dépasser ces limitations, il est nécessaire de développer de nouvelles approches pour simuler, de manière précise et efficace, les propriétés optiques de ces systèmes plasmoniques complexes.

C'est dans ce contexte que vient s'inscrire ce travail de thèse consacré au développement d'une méthode numérique innovante permettant de calculer les propriétés de réponse de systèmes couplés, excités par des faisceaux optiques et des faisceaux d'électrons rapides. L'approche originale conçue dans le cadre de cette thèse a été obtenue en utilisant un développement en modes propres des équations de l'approximation des dipôles discrets (DDA). Grâce à une sélection d'un sous-ensemble de ces modes propres, il est possible de réduire la taille du système d'équations à résoudre et donc de réduire les ressources informatiques nécessaires à l'exécution du calcul.

Afin de tester les performances et la précision de la méthode ainsi développée, les spectres de diffusion, d'absorption, d'extinction, de pertes d'énergie d'électrons et de cathodoluminescence de divers systèmes plasmoniques ont été étudiés.

La défense est publique

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