Nano-pince plasmonique fibrée – FiPlaNT

L'objectif principal du projet FiPlaNT est la réalisation d'une nano-pince plasmonique fibrée et son application pour le piégeage de nanoparticules et la caractérisation de leurs propriétés optique. Le travail expérimental sera complété par le traitement théorique de FiPlaNT afin de faciliter l'optimisation du dispositif et l'interprétation des résultats expérimentaux.

Dans sa configuration finale, la pince FiPlaNT sera constituée de deux fibres étirées, métallisées et positionnées en vis-à-vis à une distance de l'ordre de 50 - 500 nm. Ce dispositif unira les avantages des pinces à fibre optique et des pieges plasmoniques, à savoir : des forces de piégeage élevées à faible intensité d'illumination permettant le piégeage de particules de taille authentiquement nanométrique, une grande flexibilité grâce à l'optimisation et le contrôle in situ des positions relatives et absolues des fibres, un apport de l'intensité lumineuse directement dans la cavité de piégeage et une cavité libre sans aucun substrat. A notre connaissance, la pince FiPlaNT sera la première véritable pince plasmonique qui ne permet pas seulement le piégeage de nanoparticules, mais aussi leur manipulation à échelle nanométrique. Cette fonctionnalité qui ne peut pas être réaliser par les pièges plasmoniques à substrat est pourtant d'un grand intérêt pour la communauté des nano-sciences.

Le piégeage d'une ou plusieurs nanoparticules sera démontré en utilisant divers types de nanoparticules, dont notamment des nanodiamants et des nanocristaux ou nanobâtonnet dopés avec des terres rares. Ces particules seront élaborées et optimisées dans le cadre du projet. Chaque système se distingue par des propriétés diélectriques ou spectroscopiques spécifiques : indice de réfraction, nombre d'émetteurs par particule, longueurs d'onde d'absorption et d'émission et durée de vie de l'émission.

Une partie importante du projet FiPlaNT est également le développement d'outils théoriques afin de décrire la carte du champ électromagnétique dans la cavité de piégeage et les forces optiques résultantes. Les considérations théoriques incluent l'influence de la cavité de piégeage sur les propriétés d'absorption et d'émission de particules fluorescentes.

Le défi ultime du projet FiPlaNT est de démontrer que notre pince nano-optique représente un outil nouveau pour étudier les propriétés physiques de nanoparticules et en particulier leurs interactions avec leur environnement. Ceci porte sur des effets diélectriques et plasmoniques, mais aussi sur des processus de transfert d'énergie vers des systèmes situés dans le voisinage des particules.