Doctorant (H/F) – Couplage lumière-matière dans des cavités chirales bottom-up

Sujet de thèse :
Les cavités chirales ont fait l'objet de recherches importantes dans le domaine de l'optique et des métamatériaux en raison de leur capacité à générer des champs électromagnétiques chiraux intenses qui peuvent interagir sélectivement avec des objets situés à l'intérieur de ces cavités. Ce couplage peut induire un changement dans les propriétés physiques et chimiques du matériau intégré dans la cavité, ce qui conduit à de nouvelles propriétés telles que la luminescence polarisée circulairement ou la chimie énantiosélective. À l'heure actuelle, la plupart des recherches sur les cavités chirales sont théoriques. La mise en œuvre expérimentale de ces cavités est difficile car les miroirs classiques inversent l’hélicité de la lumière lors de la réflexion, ce qui annule toute différenciation chirale au sein de la cavité. Pour résoudre ce problème, il faut utiliser des miroirs chiraux qui conservent l'hélicité de la lumière lors de la réflexion. La première démonstration de la réflectivité chirale en 2015 était limitée à la région des micro-ondes et a ensuite été étendue à l'infrarouge et au visible dans des systèmes obtenus par lithographie. Nous avons récemment montré que les miroirs chiraux peuvent être préparés par une approche bottom-up basée sur l'assemblage orienté de nanofils plasmoniques sur des surfaces.
Dans ce projet collaborative entre le Laboratoire de Chimie de l’Ecole Normale Supérieure (ENS) de Lyon et l’Institut de Science et d'Ingénierie Supramoléculaires de l’Université de Strasbourg, nous proposons de construire des cavités chirales à partir de miroirs chiraux auto-assemblés, de caractériser leurs propriétés optiques en fonction de la structure, et d'étudier le couplage lumière-matière chiral dans ces cavités. Ce travail s’inscrit dans un projet interdisciplinaire plus large financé par le PEPR LUMA, impliquant 17 équipes en France travaillant dans les domaines de la chimie, de la science des matériaux, de la nanophotonique, de l'optique et de la spectroscopie, dans le but de comprendre et de contrôler les interactions chirales lumière-matière avec des retombées potentielles en optoélectronique, en synthèse asymétrique et en traitement quantique de l'information.
La pulvérisation à incidence rasante (Grazing Incidence Spraying, GIS) sera utilisée pour assembler des nanofils d'argent en films minces monocouches et multicouches orientés avec une orientation et un espacement bien contrôlés. Le GIS sera combiné à l'approche couche par couche (Layer-by-Layer assembly, LbL) pour construire des superstructures multicouches chirales qui présentent un dichroïsme circulaire très élevé sur une large gamme de longueurs d'onde, à la fois en transmission et en réflexion. Ces miroirs chiraux seront utilisés pour construire des cavités chirales, dont la structure sera systématiquement caractérisée à l'aide de diverses techniques de microscopie (AFM, MEB, MET), et dont les propriét
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