Nano-antennes optiques pour l'exaltation et le contrôle de la fluorescence moléculaire dans des volumes sub-longueur d'onde. - TEL - Thèses en ligne
Thèse Année : 2011

Optical nanoantennas to enhance and control molecular fluorescence in subwavelength volumes.

Nano-antennes optiques pour l'exaltation et le contrôle de la fluorescence moléculaire dans des volumes sub-longueur d'onde.

Heykel Aouani
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 865333

Résumé

Optical nanoantennas allow manipulation, confinement and enhancement of light in sub-wavelength volumes. The applications of these nano-objects are related to various fields such as nano-light sources, photovoltaic, microscopy, spectroscopy... The physical properties of these nanoantennas depending mainly on their nature, sizes and geometries, the experimental characterization of these nano-objects is essential because it allows to improve significantly their design and amplify the electromagnetic responses. The focus of this work concerns the characterization and exploitation properties of optical nanoantennas. Several experimental characterization techniques of nanoantennas have been developed during this thesis: fluorescence correlation spectroscopy FCS, temporal dynamics monitoring of quantum dots, spectroscopy by saturated excitation of fluorescence. These techniques were applied to study different types of optical antennas: dielectric microspheres, bare nanoapertures and corrugated nanoapertures. These optical antennas have been used to effectively improve the detection of fluorescent molecules in solution, with fluorescence enhancement greater than a factor of 100, together with a directivity control of the fluorescence emission, opening new opportunities in biophotonics.
Les nano-antennes optiques permettent la manipulation, le confinement et l'exaltation des champs électromagnétiques dans des volumes sub-longueur d'onde. Les applications de ces nano-objets concernent des domaines variés tels que les nano-sources de lumière, la photovoltaïque, la microscopie, la spectroscopie... Les propriétés physiques de ces nano-antennes dépendant essentiellement de leur nature, leurs tailles et leurs géométries, la caractérisation expérimentale de ces nano-objets est essentielle car elle permet d'en améliorer fortement le design et d'amplifier les réponses électromagnétiques. La problématique de ce travail de thèse concerne la caractérisation et l'exploitation des propriétés de nano-antennes optiques. Différentes techniques de caractérisation expérimentale de nano-antennes ont été développées au cours de cette thèse: spectroscopie de corrélation de fluorescence, suivi de dynamique temporelle de boîtes quantiques, spectroscopie sous saturation de fluorescence. Ces techniques ont été appliqués pour étudier différents types d'antennes optiques: microsphères diélectriques, nano-ouvertures simples et nano-ouvertures corruguées. Réciproquement, ces nano-antennes optiques ont été utilisées pour améliorer efficacement la détection de molécules fluorescentes en solution, avec des exaltations de fluorescence moléculaire supérieures à un facteur 100 et un contrôle de la directivité d'émission de fluorescence, ouvrant ainsi de nouvelles opportunités en biophotonique.
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tel-00624233 , version 1 (16-09-2011)
tel-00624233 , version 2 (19-09-2011)
tel-00624233 , version 3 (20-09-2011)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00624233 , version 3

Citer

Heykel Aouani. Nano-antennes optiques pour l'exaltation et le contrôle de la fluorescence moléculaire dans des volumes sub-longueur d'onde.. Physique Atomique [physics.atom-ph]. Université Paul Cézanne - Aix-Marseille III, 2011. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00624233v3⟩
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