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NanoSciences de Paris
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Nano Photo-Phononique

L’axe Nano Photo-Phononique regroupe les activités de l’INSP autour des ondes. Ces activités combinent la maîtrise des matériaux en vue du contrôle de leur réponse à des ondes. On peut aborder ces thématiques sous deux angles différents :

  • Structuration et organisation de matériaux pour renforcer, rediriger, contrôler l’interaction entre les ondes et la matière. Les objectifs sont de créer des effets résonants, à l’échelle sub-longueur d’onde (plasmons ou Mie, transitions électroniques, résonateurs acoustiques) ou à l’échelle de la longueur d’onde (cristaux artificiels, guides d’onde) afin de renforcer les densités d’états. De tels matériaux peuvent être utilisées comme sondes locales, détecteurs, émetteurs…
  • Matériaux pour générer, contrôler de nouveaux états ondulatoires (piézo, SiC, pérovskites…). Le but est d’utiliser des propriétés nouvelles de matériaux ou de synthétiser de nouveaux matériaux afin : de mieux contrôler les ondes, générer des nouveaux états ondulatoires.

Ces activités se déclinent suivant les thématiques suivantes :

Confinement et émission des ondes
Le confinement à l’échelle nanométrique de matériaux luminescents leur confère des propriétés spécifiques d’émission. Il est aussi possible de confiner des nanoémetteurs dans des nanostructures telles que des nano-antennes afin de modifier et contrôler leur émission.
Capteurs à base de nano-matériaux résonants
Les capteurs étudiés sont basés sur des systèmes résonants. Le suivi des propriétés de résonance permet une détection sensible de la modification de l’environnement proche de ces matériaux qui servent alors de capteurs. La structuration peut être fait à l’échelle de la longueur d’onde comme dans des opales ou à des échelles sub-longueur d’onde comme dans des nano-piliers ou des nanoparticules métalliques.
Contrôle de l’interaction onde-matière par structuration à longue distance
La structuration de la matière à des échelles de l’ordre de la longueur d’onde permet de modifier et contrôler la propagation des ondes. Une structuration périodique par exemple permet d’introduire des gammes de fréquences où la lumière ne peut pas se propager même dans les matériaux transparents opaliques . En combinant cette structuration à des résonances des objets il est possible de créer des effets impossibles à atteindre dans la nature : c’est le domaine des métamatériaux qui peuvent contrôler soit les ondes acoustiques soit optiques. Une source d’inspiration de ce type d’effets est le monde du vivant de par les effets originaux et robustes qui peuvent y être observés.
Nouveaux matériaux pour (...)
Nouveaux matériaux pour l’émission et la détection
Nouveaux états des ondes (...)
Nouveaux états des ondes La manipulation des ondes, via la manipulation de la matière, permet de créer de nouveaux états ondulatoires : solitons se propageant sans dispersion, pinces acoustiques pour manipuler des objets sans contact, lumière magnétique permettant d’interagir préférentiellement avec certaines transitions atomiques dans les terres rares.
Ondes dans les matériaux (...)
Ondes dans les matériaux massifs et naturels
Effets non-linéaires
Effets non-linéaires
Interactions photons-phonons-magnons
La compréhension des différents effets ondulatoires créés en lien avec la structuration des matériaux permet maintenant de coupler différents types d’ondes dans le même objet : acoustique et optique, acoustique et magnétisme, optiques et magnétique.