1. Absorption des photons :
- Lorsqu'un matériau absorbe un photon, l'énergie du photon est transférée aux électrons du matériau, les faisant passer à des états d'énergie plus élevés.
- Ce transfert d'énergie peut entraîner l'excitation de vibrations atomiques, car l'énergie accrue des électrons peut perturber les positions d'équilibre des atomes.
2. Résonance plasmonique de surface :
- La résonance plasmonique de surface est un phénomène qui se produit lorsque la lumière interagit avec des nanoparticules métalliques ou des films métalliques minces.
- La lumière incidente crée des oscillations collectives d'électrons sur la surface métallique, appelées plasmons de surface.
- L'énergie des plasmons de surface peut être transférée aux atomes proches, conduisant à l'excitation de vibrations atomiques.
3. Excitation phonon-polariton :
- Les phonons-polaritons sont des quasiparticules résultant du couplage de la lumière avec des phonons optiques (vibrations quantifiées du réseau).
- Lorsque les ondes lumineuses interagissent avec un matériau à forte concentration de phonons optiques, l'énergie de la lumière peut être transférée aux phonons, entraînant l'excitation de vibrations atomiques.
4. Excitation laser ultrarapide :
- Les impulsions laser ultrarapides peuvent fournir une énergie lumineuse intense sur des échelles de temps extrêmement courtes.
- En utilisant des impulsions laser femtoseconde ou picoseconde, il est possible d'exciter des vibrations atomiques à haute fréquence appelées phonons cohérents.
- Les phonons cohérents présentent des oscillations synchronisées et peuvent être utilisés pour étudier la dynamique au niveau atomique.
5. Effet photoacoustique :
- L'effet photoacoustique implique la conversion de l'énergie lumineuse absorbée en chaleur et la génération ultérieure d'ondes acoustiques dues à la dilatation thermique.
- Lorsque la lumière est absorbée par un matériau, elle provoque une augmentation rapide de la température, entraînant une expansion et une contraction du matériau.
- Cette expansion génère des ondes acoustiques qui véhiculent des informations sur les vibrations atomiques induites par la lumière absorbée.
6. Spectroscopie Raman :
- La spectroscopie Raman est une technique qui utilise la diffusion inélastique de la lumière pour sonder les vibrations moléculaires.
- Lorsque la lumière interagit avec une molécule, elle peut transférer de l'énergie vers des modes vibrationnels spécifiques, entraînant l'émission d'une lumière diffusée avec des fréquences décalées.
- L'analyse de ces déplacements de fréquence fournit des informations sur les vibrations moléculaires et les déplacements atomiques.
Ces méthodes permettent aux chercheurs et aux scientifiques de comprendre les interactions fondamentales entre la lumière et la matière au niveau atomique. En convertissant la lumière en vibrations atomiques, ils acquièrent des connaissances sur les propriétés des matériaux, les processus de transfert d'énergie et la dynamique des structures atomiques.
