Imagerie et spectroscopie à l’échelle nanométrique de couches de nanoparticules métalliques avec un microscope à force atomique
Langue Français
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Auteur : Hurier, Marion
Date de soutenance : 23-09-2021

Directeur(s) de thèse : Rastei, Mircea-Vasile

Établissement de soutenance : Strasbourg
Laboratoire : Institut de physique et chimie des matériaux (Strasbourg)
École doctorale : École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....)
 
Discipline : Nanophysique
Classification : Physique, Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres : Microscope à force atomique, Nanoparticules, Réseaux de NPs, PiFM, Forces photoinduites, Absorption à l’échelle nanométrique, Imagerie en phase, Interactions plasmoniques, EFM, KPFM
Mots-clés :
  • Nanoparticules d'or - Propriétés optiques
  • Microscopie à force atomique
  • Métamatériaux
Résumé : Le travail de cette thèse porte sur le développement d'une technique de spectroscopie optoélectronique opérée à l'aide d'un microscope à force atomique (AFM). Le but était d'obtenir des spectres d'absorption à l'échelle nanométrique et d'outrepasser les limites de diffraction imposées par la lumière dans le domaine du visible. Ce travail s'est centré sur l'étude de réseaux de nanoparticules déposés en couches minces. Les NPs organisées en réseaux sont étudiées notamment pour réaliser des métamatériaux photoniques, pour lesquels il est nécessaire d'avoir une organisation spatiale. Ces propriétés intéressantes font que leur caractérisation structurelle et optique à une échelle nanométrique est devenu un enjeu majeur. Ces réseaux sont possibles notamment grâce à la fonctionnalisation des NPs avec des molécules organiques. Le choix des ligands va permettre le contrôle par voie chimique de la géométrie du réseau. Avec l'AFM, une approche particulière a été mise en place pour imager spatialement les NPs en exploitant la phase d'oscillation de la pointe. Ceci permet de révéler l'organisation de NPs enterrées dans plusieurs nm de ligands organiques résiduels, présents après déposition des NPs sur des substrats diélectriques. Pour les caractérisations optiques des réseaux, le microscope a été combiné avec un système optique d'excitation composé d'un laser accordable dans le domaine du visible. L'absorption de la lumière au niveau de la jonction pointe-échantillon a permis d'obtenir des images de forces photoinduites (PiFM). Le laser étant accordable en longueur d'onde, cette technique permet par la même occasion d'effectuer des spectres PiFM dans le domaine du visible. Des détails structuraux ont pu alors être observés suivant les longueurs d'ondes appliquées, traduisant la nature spectrale des images mesurées. Ces détails se sont révélés à plusieurs reprises être plus résolus que ce que permettait de distinguer la topographie. Ces résultats apportent une dimension supplémentaire à la microscopie AFM en ouvrant la porte à des études optiques nécessitant une haute résolution spatiale et spectrale dans le domaine du visible.
 
Type de contenu : Text
Format : PDF
 
Entrepôt d'origine : STAR : dépôt national des thèses électroniques françaises
Identifiant : 2021STRAE022
Type de ressource : Thèse