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Chercheur doctorant (H/F) en nanophotonique

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
Français - Anglais

Date Limite Candidature : mercredi 19 mai 2021

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Informations générales

Référence : UMR7588-LAUCOO-002
Lieu de travail : PARIS 05
Date de publication : mercredi 28 avril 2021
Nom du responsable scientifique : Laurent Coolen
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 septembre 2021
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Tandis que la fluorescence d'émetteurs isolés est maintenant bien connue, la plupart des applications opto-électroniques (LEDs, cellules solaires…) impliquent des nanoparticules accumulées en couches compactes, où leur comportement devrait se modifier sensiblement en raison des interactions à courte portée, du transport de charges ou de la diffusion excitonique entre particules voisines. Par une utilisation de ligands et solvants adéquats, le groupe de B. Abécassis (ENS Lyon) est parvenu à assembler des chaînes auto-organisées de centaines de nanoplaquettes semiconductrices constituant un bon système modèle pour l'étude des interactions entre nano-objets. Nous avons montré que, en raison des interactions de type Förster de champ proche dipôle-dipôle (FRET), les excitons migrent extrêmement rapidement d'une plaquette à l'autre de sorte que le comportement de fluorescence des plaquettes assemblées devrait présenter des effets collectifs, c'est-à-dire qui ne soient pas simplement la somme de la luminescence de chaque plaquette isolée.
L'objectif du travail de thèse sera de déterminer
- comment la géométrie de l'assemblage affecte le transfert des excitons par FRET,
- dans quelle mesure le FRET entraîne des effets de fluorescence collective (fluctuations d'intensité, effets multi-excitoniques),
- et si cet ensemble d'émetteurs lumineux peut présenter une exaltation du rayonnement par effet de nano-laser ou par des interférences constructives entre eux (super-radiance).
Nous examinerons différentes configurations d'assemblée d'émetteurs : chaînes de plaquettes espacées par des distances différentes, plaquettes portant des ligands chiraux, nanobâtonnets assemblés par des cristaux liquides. Afin d'optimiser le couplage lumière-matière, les particules assemblées seront couplés à des nano-antennes plasmoniques.
Références (travail récent de l'équipe) :
Fu Feng et al., ACS Photonics 5, 1994 (2018)
Fu Feng et al., Nano Research 11, 3593 (2018)
Jiawen Liu et al., Nano Lett. 20, 3465 (2020)
Jiawen Liu et al., ACS Photonics (2020)

Contexte de travail

Le.la doctorant.e sera inscrit.e à l'Ecole doctorale 564 : « Physique en Ile-de-France » (PIF) et effectuera son travail de recherche à l'Institut de NanoSciences de Paris (INSP, UMR 7588), unité mixte de recherche du CNRS et de Sorbonne Université. Les objectifs scientifiques du laboratoire s'inscrivent au cœur de la recherche fondamentale en nanosciences, avec néanmoins des ouvertures vers des domaines d'applications variés : opto-électronique et télécommunications, sciences de la terre et environnement, catalyse et diagnostic médical. Le thème fédérateur est la mise en évidence et la compréhension des propriétés nouvelles qui surgissent chaque fois que des phénomènes physiques se trouvent confinés dans des objets de taille inférieure à leur longueur caractéristique. Une attention particulière est portée au contrôle et à la caractérisation des interfaces entre ces petits objets et leur environnement. Les locaux du laboratoire sont situés sur le campus Pierre et Marie Curie, place Jussieu (Paris Ve).
Le.la doctorant.e sera intégré.e à l'équipe Nanostructures et optique, qui étudie l'émission et la propagation de la lumière à l'échelle nanométrique : nano-sources fluorescentes, contrôle de l'émission par des cristaux photoniques ou des nano-antennes plasmoniques, chiralité de fluorophores ou d'antennes, cristaux photoniques bio-inspirés etc. Parmi nos centres d'intérêt, les nanoparticules fluorescentes de semi-conducteur sont des sources de lumière très intenses, stables et versatiles et présentent de plus en plus d'applications en imagerie biologique, éclairage, affichage TV, et potentiellement en photovoltaïque. Quand une nanoparticule individuelle est examinée par microscopie de fluorescence, son émission manifeste souvent des propriétés optiques purement quantiques telles que l'émission de photons uniques (photons émis un par un) utilisables en information quantique.
La thèse est financée dans le cadre du projet ANR FOENICS porté par l'INSP, en partenariat avec l'ENS de Lyon (resp. B. Abécassis) pour le développement de nouveaux protocoles d'assemblages des nanoplaquettes.

Contraintes et risques

Le travail de thèse, principalement expérimental, devra se faire dans le respect des règles de sécurité laser, de manipulation des fluides cryogéniques et des produits chimiques.

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