Le champ proche optique et la détection de nano-objets moléculaires individuels PDF Download
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Author: Aurelien Drezet
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 426
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Book Description
En microscopie à champ proche optique dite "à ouverture" la lumière est confinée dans une ouverture de diamètre de l'ordre de 100 nm située en bout d'une fibre optique étirée et métallisée qui fait office de sonde excitatrice locale. Cette microscopie de proximité se carctérise essentiellement par l'utilisation des propriétés non propagatives de la lumière transmise par l'ouverture. Après un rappel des principes de bases de l'optique en champ proche et une description du fonctionnement du microscope utilisé dans ce travail, nous développons une étude théorique et analytique des profils d'émission en champ lointain de la pointe qui permet de justifier les propriétés observées expérimentalement dans ses carctérisations goniométriques. Ensuite, nous présentons un ensemble de résultats expérimentaux concernant l'étude de nano-objets fluorescents susceptibles d'améliorer notre compréhension des propriétés électromagnétiques locales du champ proche de la pointe. cette étude se termine par une discussion théorique sur la validité des modèles communément admis pour le champ proche (modèle de Bouwkamp) et par une présentation des premiers résultats de détection de molécules uniques obtenus à l'aide de ce microscope.
Author: Aurelien Drezet
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Category :
Languages : fr
Pages : 426
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Book Description
En microscopie à champ proche optique dite "à ouverture" la lumière est confinée dans une ouverture de diamètre de l'ordre de 100 nm située en bout d'une fibre optique étirée et métallisée qui fait office de sonde excitatrice locale. Cette microscopie de proximité se carctérise essentiellement par l'utilisation des propriétés non propagatives de la lumière transmise par l'ouverture. Après un rappel des principes de bases de l'optique en champ proche et une description du fonctionnement du microscope utilisé dans ce travail, nous développons une étude théorique et analytique des profils d'émission en champ lointain de la pointe qui permet de justifier les propriétés observées expérimentalement dans ses carctérisations goniométriques. Ensuite, nous présentons un ensemble de résultats expérimentaux concernant l'étude de nano-objets fluorescents susceptibles d'améliorer notre compréhension des propriétés électromagnétiques locales du champ proche de la pointe. cette étude se termine par une discussion théorique sur la validité des modèles communément admis pour le champ proche (modèle de Bouwkamp) et par une présentation des premiers résultats de détection de molécules uniques obtenus à l'aide de ce microscope.
Author: Daniel Courjon
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 9782287597206
Category : Technology & Engineering
Languages : fr
Pages : 356
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Book Description
Ce livre présente l'éat de l'art de l'ensemble des connaissances sur le champ proche optique. Ecrit par les meilleurs spécialistes de ce nouveau domaine de la physique, il couvre avec la même rigueur aussi bien les nouvelles modélisations des champs électromagnétiques que les tous derniers exemples d'application. Comme de nombreux domaines de recherche en émergence, le champ proche optique nécessitera encore de gros efforts tant théoriques qu'expérimentaux. Mais l'abondance des données accumulées par les auteurs de ce livre en fait une base précieuse pour les utilisateurs présents et futurs du champ proche optique, dans des domaines aussi variés que la microbiologie, les nanotechnologies, la nanoconnectique, les objets communicants, les télécommunications optiques... Un des objectifs réussi de ce livre est de fournir aux lecteurs avertis ou non, les connaissances nécessaires pour accéder à ces nouveaux domaines applicatifs encore si peu explorés.
Author: Rodolphe Jaffiol
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 134
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Book Description
L'imagerie optique hyper-spectrale, qui combine la microscopie confocale et la spectroscopie optique, a été utilisée pour étudier des objets individuels de taille nanométrique (nano-objets). Les techniques spectroscopiques retenues ont été la spectroscopie Raman et la spectroscopie de fluorescence. Cette approche s'est montré bien adaptée pour l'étude à température ambiante de deux types de nano-objets, les molécules uniques et les nanotubes de carbone. Notre outil d'imagerie Raman s'est avéré efficace pour localiser les différentes espèces chimiques présentes sur nos échantillons. Entre autre, il a permis d'enregistrer les premiers spectres Raman de nouvelles espèces carbonées, comme des nanotubes remplis de molécules de pérylène ou de métallo-fullerènes (peapods). Les spectres Raman des peapods ainsi obtenus, ont révélé l'existence de processus de transfert de charge entre le tube et les métallo-fullerènes, ainsi que la polymérisation des métallofullerènes à l'intérieur des tubes. L'utilisation de surfaces nano-structurées métalliques est un point clé de ces études. D'une part, elles permettent d'exalter fortement le signal de diffusion Raman, rendant ainsi possible la détection de nano-objets en quelques secondes. D'autre part, elles accroissent la sélection spatiale du microscope, ce qui permet d'isoler le signal d'une entité unique. Ainsi, il a été possible d'étudier le signal Raman de molécules uniques ou de nanotubes uniques. J'ai alors mis en évidence certaines des caractéristiques du phénomène d'exaltation locale, son confinement au voisinage des nano-structures et le rôle joué par les irrégularités de surface, telles que les interstices et les protubérances.
Author: Marc Chaigneau
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Languages : fr
Pages : 356
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Book Description
Les propriétés singulières des ondes évanescentes ont permis le développement de la microscopie en champ proche optique, mais également l’émergence de capteurs moléculaires basée sur l’excitation de plasmons de surface. Ce travail de thèse est consacré au développement de nano-sondes à base de fibres optiques destinées à ces deux applications. Après un état de l’art des différents procédés de la littérature, ce travail aborde une nouvelle approche pour créer des nano-sondes optiques. La gravure chimique, pour créer une pointe à l’extrémité d’une fibre conique, est premièrement optimisée. Les étapes suivantes sont réalisées dans un dispositif plasma original, basé sur une décharge en régime de cathode creuse cylindrique. Pour finaliser la fabrication des sondes, les pointes métallisées sont ouvertes in situ avec une micro-étincelle obtenue via une décharge couronne en configuration pointe-plan. Notre microscope est ensuite détaillé et une étude paramétrique est menée afin d’optimiser la formation des images, les capacités de résolution du sont discutées. A titre d’exemple, le microscope est ensuite appliqué à la science des nano-matériaux, et quelles pistes d’investigation de nano-structures sont explorées, ainsi que le potentiel de spectroscopie Raman en champ proche. La spectroscopie résonante des plasmons de surface est aussi abordée. Les sondes spécialement modifiées sont ici destinées à la détection moléculaire en milieu aqueux. Les capteurs ainsi élaborés sont testés dans des microvolumes de solution, et leur capacité d’exaltation du signal Raman est présentée
Author: Alain Richard
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Languages : fr
Pages : 308
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Book Description
L'étude optique d'objets individuels de taille nanométrique (nanoobjets) suppose de développer des outils de sélection spatiale et d'analyse optique à des échelles "ultimes". J'ai réalisé un dispositif dédié à ce type d'études, en combinant la microscopie optique en champ proche à balayage et des méthodes spectroscopiques de fluorescence ou de diffusion Raman. Les informations sur les nanoobjets sont obtenues par imagerie optique hyperspectrale. En chaque point exploré de l'échantillon sont acquis le flux total du signal émis et son spectre enregistré sur un grand domaine spectral.J'ai élaboré à cet effet des dispositifs instrumentaux spécifiques parmi lesquels un capteur de distances nanométriques original, de type "shear-force", entièrement électrique. Le balayage de l'échantillon est assuré par un scanner de 50 micronmètres de dynamique que j'ai réalisé a l'aide d'actionneurs piézoéléctriques. L'hystérésis est compensée par un capteur optique de positions indispensable au re ositionnement précis d'un objet dans la zone d'excitation de champ proche...
Author: Mickae͏̈l Brun
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Languages : fr
Pages : 149
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Book Description
La microscopie optique en champ proche permet, par sa grande résolution spatiale, d'isoler des nano-objets individuels. Il est ainsi possible de mener des études spectroscopiques très locales qui s'affranchissent de l'effet de moyenne sur un grand nombre d'individus imposé aux études en champ lointain et, donc, de comprendre les phénomènes physiques mis en jeu à l'échelle d'un nano-objet unique. La mise en oeuvre d'un microscope optique en champ proche fonctionnant à des températures cryogéniques requiert des solutions technologiques adaptées. Celles-ci sont décrites en détail dans la première partie de ce travail, ainsi que l'optimisation des réglages nécessaires au fonctionnement à basse température. Les différentes potentialités de l'instrument sont ensuite montrées expérimentalement sur des boîtes quantiques semi-constructrices II-VI, dans le mode dynamique par la réalisation de cartographies de luminescence, et en mode statique par la spectroscopie d'une boîte quantique unique. Cette dernière révle un comportement nouveau, attribué à un complexe multiexcitonique chargé, qui fait l'objet d'une discussion. Enfin, la possibilité d'adresser des boîtes quantiques par la propagation d'une onde de plasmon de surface dans un écran métallique déposé sur la structure semi-conductrice est démontrée expérimentalement.
Author: Olivier Labeau
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Languages : fr
Pages : 244
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Book Description
Ce travail traite de la détection et de l'étude de nano-objets luminescents que sont les nanocristaux de semi-conducteur de CdSe/ZnS et les molécules aromatiques. Le mémoire est organisé en trois parties distinctes. La première décrit différentes méthodes de détection de nano-objets par des méthode optiques de champ lointain. L'accent est mis sur l'utilisation d'un dispositif de microscopie confocale de fluorescence fonctionnant aux très basses temlpératures. La seconde traite plus spécifiquement ed la spectroscopie des nanocristaux de CdSe/ZnS. Une étude complète ainsi qu'un modèle de l'évolution en foction de la température du déclin de la luminescence de ces nanocristaux à l'échelle individuelle sont détaillés. Des résultats concernant la spectroscopie d'excitation résonante et de fluorescence des nanocristaux de CdSe/ZnS sont aussi mentionnés. Enfin, dans une dernière partie, la détection de la charge d'un vortex d'Abrikosov est envisagée par la spectroscopie de molécules individuelles aromatiques fluorescentes aux très basses températures présentant un fort effet Stark linéaire. Ce travail met en évidence un phénomène supplémentaire, un déplacement régulier du spectre d'excitation avec la puissance excitatrice, observable pour des molécules situées au voisinage d'une interface métallique ou supraconductrice.
Author: JACQUIER Bernard
Publisher: Lavoisier
ISBN: 2746269805
Category :
Languages : fr
Pages : 306
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Book Description
Observer, analyser sans modifier le solide étudié mais aussi manipuler et organiser le solide constituent les atouts principaux de l'optique qui démontre ses potentialités jusqu'à l'échelle atomique. Depuis l'avènement des fibres optiques et des guides d'ondes dans les télécommunications, l'optique a eu un impact considérable dans la miniaturisation de composants de toute sorte. De la même manière que le guidage optique avait été expliqué depuis plusieurs siècles, Newton avait déjà pressenti les propriétés de l'optique à l'échelle nanométrique, propriétés qui ont été démontrées par le britannique Synge en 1928. L'avènement de la technique de sonde locale, d'effet Tunnel, avec le microscope à force atomique (AFM) a permis d'exploiter cette approche. Parallèlement l'ingénierie des faisceaux lumineux a démontré toutes ses potentialités pour atteindre des résolutions nanométriques et conduire à la manipulation d'objets biologiques et à la modélisation originale de nouveaux matériaux. C'est le domaine de la microscopie optique à laquelle une dimension de spectroscopie apporte des potentialités considérables pour l'étude des propriétés de la matière très finement divisée et de son organisation. Le contenu de cet ouvrage contribue à illustrer d'abord le développement des approches théoriques de la notion de champ proche, puis son application aux propriétés optiques de la matière nanostructurée.
Author: Motoichi Ohtsu
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 9780306458972
Category : Science
Languages : en
Pages : 408
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Book Description
The book describes recent progress of near-field optical science and technology. The title of the book implies capabilities of optical near-field not only for imaging/microscopy but also for fabrication/manipulation/processing in nanometric scale. The authors introduce the differences between near-field optics and far-field optics from both an experimental and theoretical perspective. The book touches on a wide range of topics in near-field optics, and can be used both by the novice and experienced researcher already familiar with the subject, to connect the experimental with the theoretical aspects of near-field optics.
Author: Patrick Hsia
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
Ce travail concerne le développement d'un nouveau type de microscopie optique en champ proche (SNOM) basé sur la mise en œuvre de sondes dite actives qui utilisent le signal de génération de seconde harmonique (SHG) d'un petit nombre de molécules orientées. L'orientation de ces molécules est obtenue par l'application d'un champ électrique statique dans une jonction constituée d'une pointe métallique effilée placée à proximité d'un substrat conducteur et immergée dans une solution de molécules dipolaires non-linéaires. L'excitation laser de ces molécules localement orientées permet d'obtenir une polarisation non-lineaire à fréquence double qui constitue une nanosource de lumière intrinsèquement localisée et pouvant interagir avec le champ proche du substrat. Nous nous sommes intéressés à l'imagerie de nano-objets lithographiés par cette technique de SNOM-SHG. Nous avons pu démontrer la possibilité d'obtenir une résolution de l'ordre de 200 nm, soit une résolution meilleure d'un facteur 2 par rapport à la limite de diffraction.Nous avons ensuite étudié les moyens d'optimiser les performances de ce nouveau type de sondes SNOM-SHG. Une voie consiste à exploiter les propriétés d'antenne optique de pointes métalliques effilées, qui peuvent être le siège d'effets d'exaltation du champ électromagnétique résultant de la singularité géométrique de ces objets (extrémité effilée) ou de l'excitation de résonances plasmons. Afin de pouvoir quantifier ces effets, nous avons entrepris la caractérisation, par luminescence à 2 photons (TPL), de nanofils d'or considérés comme objets de référence pour mimer une pointe. Des fils lithographiés ainsi que des fils issus de chimie colloïdale ont été étudiés de façon à mieux comprendre à la fois l'influence de la forme et de la cristallinité des objets sur les exaltations de champ. Des études simultanées de la géométrie et des propriétés optiques d'un nanofil unique ont été menées au moyen d'un microscope optique inversé associé à une excitation laser et couplé à un microscope à force atomique (AFM) dont la pointe est préalablement réglée pour coïncider avec le spot laser. En balayant l'échantillon, nous pouvons directement confronter l'image topographique de l'objet à la cartographie de points chauds enregistrés à sa surface, le signal de TPL étant directement corrélé à la densité locale d'états électromagnétiques. Nous avons pu montrer que les fils lithographiés et les fils colloïdaux présentaient des facteurs d'exaltation locale de champ différents, la cristallinité des objets pouvant aussi être révélée que via l'analyse spectrale du signal de TPL émis. Enfin, un dernier volet important de mon travail a consisté à faire évoluer le banc expérimental précédemment développé au laboratoire de façon à pouvoir réaliser simultanément des caractérisations de type SNOM-SHG et des caractérisations topographiques. Dans ce but, nous avons travaillé à l'intégration d'une tête AFM diapason sur notre banc de microscopie non-linéaire. Au-delà des aspects électroniques liés à l'optimisation du fonctionnement de ce diapason, le couplage du faisceau laser dans le microscope a également été entièrement reconfiguré.
