Nano-antennes plasmoniques fabriquées à l'EPFL :des nanoparticules d'or sont déposées sur un film d'or recouvert d'une couche de molécules. L'émission lumineuse des défauts près de la surface du film est fortement renforcée par l'effet d'antenne, permettant sa détection. Crédit :Nicolas Antille, nicolasantille.com
Parce que les atomes ou molécules individuels sont 100 à 1000 fois plus petits que la longueur d'onde de la lumière visible, il est notoirement difficile de collecter des informations sur leur dynamique, surtout quand ils sont intégrés dans des structures plus grandes.
Afin de contourner cette limitation, les chercheurs conçoivent des nano-antennes métalliques qui concentrent la lumière dans un volume minuscule pour améliorer considérablement tout signal provenant de la même région à l'échelle nanométrique. Les nano-antennes sont l'épine dorsale de la nanoplasmonique, un domaine qui impacte profondément la biodétection, photochimie, récupération d'énergie solaire, et photonique.
Maintenant, des chercheurs de l'EPFL dirigés par le professeur Christophe Galland de la Faculté des sciences fondamentales ont découvert qu'en projetant une lumière laser verte sur une nano-antenne en or, son intensité est localement augmentée à un point tel qu'elle « fait sortir » les atomes d'or de leurs positions d'équilibre, tout en maintenant l'intégrité de la structure globale. La nano-antenne en or amplifie également la lumière très faible diffusée par les défauts atomiques nouvellement formés, le rendant visible à l'œil nu.
Cette danse nanométrique des atomes peut ainsi être observée sous forme d'éclairs de fluorescence orange et rouge, qui sont des signatures d'atomes subissant des réarrangements. "De tels phénomènes à l'échelle atomique seraient difficiles à observer in situ, même en utilisant des microscopes électroniques ou à rayons X très sophistiqués, parce que les amas d'atomes d'or émettant les éclairs de lumière sont enfouis dans un environnement complexe parmi des milliards d'autres atomes, " dit Galland.
Les découvertes inattendues soulèvent de nouvelles questions sur les mécanismes microscopiques exacts par lesquels une faible lumière verte continue peut mettre en mouvement des atomes d'or. « Il sera essentiel d'y répondre pour amener les nano-antennes optiques du laboratoire dans le monde des applications - et nous y travaillons, " dit Wen Chen, le premier auteur de l'étude.
L'étude est publiée dans Communication Nature .
