Projet ANR-13-BS10-0007 – PlaCoRe : Circuits Plasmoniques Colloidaux Reconfigurables
Programme : Blanc - SIMI 10 - Nanosciences (Blanc SIMI 10) 2013
Année de financement : 2013
Coordinateur du projet : Monsieur Erik DUJARDIN (Centre d'Elaboration des Matériaux et d'Etudes Structurales)
Partenaires : Centre d'Élaboration de Matériaux et d'Études Structurales; Institut Neel; Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne
Montant : 604972.0 euros
Date de début : 2013
Durée : 48 mois
Résumé : Circuits Plasmoniques Colloïdaux Reconfigurables. A la lumière des derniers développements de la nano-optique, la plasmonique coplanaire représente une alternative intéressante pour concevoir les briques élémentaires des futurs principalement fabriquées par des méthodes de type top-down  avec des géométries statiques qui fixent de façon irréversible la structure des modes plasmoniques  supportés par le dispositif. L’information à transmettre est alors modulée au moyen de la lumière incidente à partir de seulement deux  paramètres extérieurs (polarisation et longueur d’onde). Par ailleurs,  les pertes d’énergie dues au caractère poly-cristallin ou amorphe des structures, limite la mise au point de composants complexes et versatiles pour le traitement de l’information optique.
La stratégie alternative et novatrice que nous présentons dans le projet PlaCoRe repose sur le développement de composants plasmoniques élaborés à partir d’ensembles colloïdaux hautement cristallins et mobiles les uns par rapport aux autres.  En effet,  le couplage de briques élémentaires plasmoniques enrichira l’ensemble de modes plasmon disponibles dans le système, et en conséquence modifiera la Densité Locale d’Etats des Plasmons de Surface (SP-LDOS en anglais). Avec de telles architectures, un concept nouveau de traitement  de l’information par modes plasmon  peut être imaginé en contrôlant la SP-LDOS grâce à l’élaboration d’ensembles colloïdaux bidimensionnels. De plus, le contrôle et la modification à la demande de la SP-LDOS permettra d’accéder à de nouvelles fonctionnalités telles que (i) la transmission entre deux positions prédéfinies (input-output concept en anglais), (ii) le routage du signal, (iii) le couplage avec des systèmes quantiques (nano-émetteurs fluorescents), et pour finir (iv) un nouveau concept de portes logiques plasmoniques pouvant fonctionner  avec des excitations élémentaires de type photon-plasmon uniques. PlaCoRe rassemble des chimistes, physiciens et théoriciens de 3 laboratoires pionniers en plasmonique (CEMES Toulouse, ICB Dijon, Inst. Néel Grenoble) pour développer une plasmonique reconfigurable sur ces concepts et les différentes étapes définies par les items (i) à (iv) seront successivement étudiées à partir de deux architectures modèles.
La première sera basée sur une combinaison de techniques d’élaboration de types top-down and bottom-up qui semble être une nouvelle voie particulièrement intéressante pour la plasmonique reconfigurable. Les différentes approches permettant la nano-manipulation de nanostructures  disponibles actuellement, telles que les sondes en champ proche, les méthodes de force optique ainsi que la diélectrophorèse, seront mises à profit. Nous utiliserons ces diverses techniques pour la manipulation physique des composants mobiles du dispositif (un  nanofil métallique par exemple), mais aussi la pointe plasmonique fonctionnalisée élaborée dans le cadre du projet ANR PLASTIPS (2009-2013). La seconde catégorie sera exclusivement basée sur une approche colloïdale dans laquelle un ensemble de briques élémentaires présélectionnées (plaquettes multimodales en or ou en argent, nanofils métalliques, …) sera organisé à la surface de l’échantillon pour façonner,  par l’intermédiaire de la SP-LDOS, des modes plasmoniques délocalisés. Cette partie sera la pierre angulaire du projet car elle servira à mettre au point des fonctions logiques à partir du contrôle modale des plasmons de surface compatible avec l’architecture choisie. A ce niveau, au moins deux techniques expérimentales seront utilisées pour imager la SP-LDOS (TPL avec balayage et pointes SNOM fonctionnalisées).