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Microscopie de photoémission d’électrons, un outil pour la plasmonique - Ludovic Douillard - Vendredi 29 janvier 2016 à 11 h 15

INSP - UPMC - 4 place Jussieu - 75005 Paris
Barre 22-12, 4e étage, salle 426

Ludovic Douillard, CEA Iramis

Résumé

Un défi majeur au progrès de la plasmonique est le développement de techniques de cartographie du champ proche optique aux échelles nanométriques. Actuellement, la méthode de cartographie usuellement mise en jeu est la microscopie optique en champ proche à balayage de sonde (scanning near field optical microscopy SNOM). Celle-ci autorise des résolutions spatiales de l’ordre de 30 - 100 nm, toutefois la mesure procède par insertion d’une pointe sonde dans l’espace de mesure avec pour conséquence de fortes perturbations liées au couplage pointe sonde / objet d’étude.

Une seconde approche consiste en la mise en œuvre de la microscopie de photoémission d’électrons (photoemission electron microscopy PEEM). En effet, la présence de plasmons de surface exacerbe les processus photoélectriques non linéaires. La collection des électrons photoémis donne accès à la distribution bidimensionnelle du champ électromagnétique au voisinage immédiat d’objets métalliques (réservoirs d’électrons). Cette microscopie fournit des images plein champ, d’une résolution spatiale de l’ordre de 20 nm, voire 3 nm sur les instruments bénéficiant de correction des aberrations. La microscopie PEEM offre une combinaison de résolutions spatiale et spectrale unique pour l’étude quantitative de questions clefs de la plasmonique : assemblages de nanoparticules métalliques, nanoantennes, films métalliques rugueux...

Ce séminaire donnera un aperçu des possibilités de la photoémission d’électrons comme outil pour la plasmonique. L’accent sera mis sur quelques résultats relatifs à la dynamique spatio-temporelle de plasmons-polaritons [1], la cartographie haute résolution du champ proche optique d’objets nanométriques [2] et la manipulation du champ proche optique par le biais du contrôle de la polarisation de la source d’excitation [3].

Références :

[1] Femtosecond imaging of surface plasmon dynamics in a nanostructured silver film A. Kubo et al., Nano Lett. 5 (2005) 1123 ; Femtosecond microscopy of surface plasmon polariton wave packet evolution at the silver/vacuum interface A. Kubo et al., Nano Lett. 7 (2007) 470 [2] Selective excitation of individual plasmonic hotspots at the tips of single gold nanostars. C. Hrelescu et al., Nano Lett. 11 (2011) 402 ; Short range plasmon resonators probed by photoemission electron microscopy L. Douillard et al,. Nano Lett. 8 (2008) 935 ; Selective Excitation of Plasmon Resonances of Single Au Triangles by Polarization Dependent Light Excitation C. Awada et al. J. of Phys. Chem. C 16 (2012) 14591 [3] Adaptive subwavelength control of nano-optical fields M. Aeschlimann et al., Nature 446 (2007) 301