Dans la revue Nano Letters , les chercheurs rendent compte de leur étude, qui fera progresser les domaines de la nanoplasmonique et de la nanophotonique grâce à leurs plateformes technologiques prometteuses.

Les plasmons de surface localisés sont une excitation unique d'électrons dans des métaux à l'échelle nanométrique tels que l'or ou l'argent, où les électrons mobiles du métal oscillent collectivement avec le champ électrique lumineux. Cela condense l'énergie optique, ce qui permet des applications en photonique et en conversion d'énergie, par exemple en photocatalyse.

Pour faire progresser de telles applications, il est important de comprendre les détails de l’entraînement et de l’amortissement du plasmon. Cependant, un problème pour le développement d'expériences connexes est que les processus se déroulent sur des échelles de temps extrêmement courtes (quelques femtosecondes).

La communauté attoseconde, dont les auteurs principaux Matthias Kling et Francesca Calegari, ont développé des outils pour mesurer le champ électrique oscillant des impulsions laser ultracourtes. Dans l’une de ces méthodes d’échantillonnage sur le terrain, une impulsion laser intense est focalisée dans l’air entre deux électrodes, générant un courant mesurable. L'impulsion intense est ensuite superposée à une impulsion de signal faible à caractériser.

L'impulsion du signal module le taux d'ionisation et par conséquent le courant généré. Le filtrage du délai entre les deux impulsions fournit un signal dépendant du temps proportionnel au champ électrique de l'impulsion du signal.

"Nous avons utilisé cette configuration pour la première fois pour caractériser le champ de signal émergeant d'un échantillon plasmonique excité par résonance", explique Francesca Calegari, scientifique principale à DESY, professeur de physique à l'Universität Hamburg et porte-parole du pôle d'excellence "CUI :Advanced Imaging de la Matière."

La différence entre l'impulsion reconstruite avec interaction plasmon et l'impulsion de référence a permis aux scientifiques de retracer l'émergence du plasmon et sa désintégration rapide, ce qu'ils ont confirmé par des calculs de modèles électrodynamiques.

"Notre approche peut être utilisée pour caractériser des échantillons plasmoniques arbitraires dans des conditions ambiantes et en champ lointain", ajoute le professeur Holger Lange, scientifique au CUI. De plus, la caractérisation précise du champ laser émergeant des matériaux nanoplasmoniques pourrait constituer un nouvel outil pour optimiser la conception de dispositifs de mise en forme de phase pour les impulsions laser ultracourtes.