Exploring the emission and excitation of magnetic dipole transition through optical nano-antennas

Autor: Ernandes, Cyrine
Přispěvatelé: STAR, ABES, Institut des Nanosciences de Paris (INSP), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Sorbonne Université, Lionel Aigouy, Mathieu Mivelle
Jazyk: francouzština
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Physique [physics]. Sorbonne Université, 2019. Français. ⟨NNT : 2019SORUS091⟩
Popis: During the last years, technological progresses in the field of nanophotonic have allowed the development of optical nanostructures to manipulate the emission of fluorescent nanoemitters . However, light-matter interactions are usually considered to be mediated by the optical electric field only, discarding the magnetic side of it. Indeed, most of the past studies have been only studying the modification of the excitation or emission properties of electric dipole transitions. Recently, it was demonstrated that magnetic dipole could also be found in lanthanide ions. It was also shown that by changing the magnetic local density of states near these ions, the emission fluorescent of the magnetic transitions could be enhanced or decreased with respect to their electric counterpart. In here, we demonstrate experimentally, in perfect agreement with numerical simulations, the manipulation of magnetic and electric dipolar transitions by means of plasmonic cavities. Using a near-field scanning optical microscope (NSOM), we bring in close proximity a nanoparticle doped with trivalent europium to plasmonic cavities of different sizes made of aluminum , allowing perfect control over the interactions between the emitter and the nanostructures. In this study, we show both an increase and decrease of electric and magnetic signal from the particle, and we also display the spatial distribution of both the electric and magnetic radiative local density of state at the surface of the cavities.Therefore, this work pave the way to the understanding of ‘magnetic light’ and matter interactions.
Au cours des dernières années, les progrès technologiques dans le domaine de la nanophotonique ont permis le développement des nanostructures optiques. Ces dernières possèdent la particularité de modifier l'émission lumineuse de nanoémetteurs quantiques .Cependant, l’interaction lumière-matière est considérée comme étant véhiculée par le champ électrique. Les études se sont alors concentrées sur le contrôle et la modification des propriétés d'excitation et d'émission des transitions dipolaires électriques.Récemment, il a été décrit qu’il existe dans la nature des nanoémetteurs possédant des transitions magnétiques détectables : ces nanoémetteurs sont les ions lanthanides.Les nanostructures optiques développant des résonances magnétiques pourraient alors modifier l’émission et l’excitation de transitions dipolaires magnétiques, de la même manière que leurs homologues électriques.Dernièrement , il a été démontré théoriquement que certain type de nanostructure, peuvent renforcer le champ magnétique optique par deux ordres de grandeur et qu’une fois couplé à un dipôle magnétique, ils peuvent augmenter fortement la fluorescence des transitions magnétiques comme celle qui que se trouve dans les ions de lanthanide.Une étude publiée dans Physical review letters, a rapporté qu’il était aussi possible d’étudier l’excitation de transitions dipolaires magnétiques.L’objectif de ma thèse a donc été d’utiliser certaines nanostructures ayant des affinités particulières avec le champ magnétique afin d’étudier et de manipuler l’émission et l'absorbption de transitions dipolaires magnétiques.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: