Missions

Le projet Q-META vise à contrôler et à améliorer les propriétés d'émission d’émetteurs quantiques avec des métasurfaces optiques 2D, bien au-delà des performances offertes par les nanoantennes uniques à l'état de l'art. Pour ce faire, les nanosources de lumière non classique seront positionnées avec précision dans le champ proche de réseaux diélectriques 2D (métasurfaces). Ces derniers seront spécifiquement conçus pour contrôler la directivité, la brillance, la chiralité, la polarisation de l'émission QE par couplage aux résonances localisées et collectives, dans le visible/proche infrarouge.

Activités

Dans ce projet, les émetteurs quantiques seront des centres colorés dans des nanodiamants colloïdaux, avec des diamètres typiques de quelques dizaines de nanomètres. Les centres NV seront utilisés en priorité, mais d'autres centres colorés disponibles au CEMES seront également considérés (collaboration avec un partenaire académique).
- Les métasurfaces diélectriques seront designées, et fabriquées par lithographie ebeam sur substrats silicium sur isolant (SOI), grâce à une collaboration active avec le laboratoire LAAS à Toulouse (le ou la candidat(e) ne sera pas directement impliqué(e) dans ces étapes).

- Le positionnement spatial et quantitatif des émetteurs fluorescents dans la structure périodique 2D des métasurfaces sera réalisé par une technique d'assemblage dirigé appelée nanoxérographie AFM. Cette technique, au coeur du présent sujet de postdoctorat, a été développée dans l'équipe Nanotech du LPCNO. Elle repose sur l'injection locale de points chargés électrostatiquement par l'intermédiaire d'une pointe polarisée positionnée au-dessus des zones d'intérêt. Ces points chargés agiront comme des pièges électrostatiques sélectifs pour les émetteurs. Les deux laboratoires (CEMES-LPCNO) impliqués dans ce projet ont récemment démontré le positionnement déterministe et reproductible de nanodiamants sur un film plat SiO2/Si et sur des nanoantennes Si simples.

-Une fois les systèmes hybrides émetteur-métasurface réalisés, le ou la candidat(e) caractérisera la modification de la photodynamique des émetteurs en fonction de la longueur d'onde et de l'orientation du dipôle, par cartographie 2D de la photoluminescence résolue dans le temps. Le contrôle de la directivité et de la polarisation sera évalué par imagerie du plan de Fourrier résolu en polarisation. Ces caractérisations optiques seront réalisées au CEMES sur des microscopes confocaux de pointe résolus en temps. Les résultats expérimentaux seront systématiquement étayés par des simulations numériques (GDM).

Compétences

Le candidat ou la candidate sera titulaire d'un doctorat en nano-optique, plasmonique, nanotechnologies ou sondes de champ proche avec une solide formation en physique générale, électromagnétisme et interaction lumière-matière. Il/elle aura de solides compétences en recherche expérimentale, et une expérience préalable en microscopie optique et/ou AFM. Autonomie, dynamisme, curiosité scientifique et rigueur sont les maîtres mots pour mener à bien ce projet.

Contexte de travail

Il ou elle sera hébergé(e) par l'équipe NeO du CEMES et l'équipe Nanotech du LPCNO à Toulouse (France). Le candidat sera impliqué dans les aspects expérimentaux de (i) les modes électriques et topographiques de l'AFM, (ii) le processus d'assemblage dirigé des émetteurs quantiques par nanoxérographie, (iii) la caractérisation optique à l'échelle du photon unique (régime quantique), et aux aspects théoriques de (iv) les méthodes de simulation électrodynamique et de conception des structures par algorithme eo.

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.

Contraintes et risques

Le ou la candidate travaillera sur les sites du CEMES et du LPCNO distants d'envirion 1 km. Risques : utilisation de lasers.