LABORATOIRE DE PHOTONIQUE QUANTIQUE ET MOLECULAIRE (LPQM) UMR CNRS 8537 - ENS CACHAN

 

Nanophotonique et nanothermique ultrarapides

Cette équipe de CentraleSupélec, intégrée à son Centre de Recherche depuis septembre 2010, est rattachée au LPQM et à l’Institut d’Alembert de l’ENS Cachan et du CNRS.

 

 

THÈMES DE RECHERCHE
 

Plasmonique ultra rapide dans les nanoparticules métalliques

Les nanoparticules de métaux nobles présentent des propriétés optiques remarquables liées au phénomène de résonance de plasmon. De ces propriétés découlent de très nombreux développements actuels dans le domaine de la plasmonique. Pour mieux comprendre les processus physiques mis en jeu dans celle-ci, il est pertinent d’en étudier la dynamique suite à une excitation par une impulsion lumineuse. Cette thématique s’appuie donc sur le développement de méthodes de modélisation adaptées aux différentes échelles de temps impliquées et sur la mise en œuvre de techniques de spectroscopie laser ultrarapide.

Transferts thermiques photo-induits aux petites échelles de temps et d'espace

Il s’agit, d’une part, d’étudier la génération optique de chaleur et son transport à l’échelle nanométrique et aux temps courts, où les approches classiques ne sont plus valides. D’autre part, il est possible de structurer la matière de manière à rendre cohérente une excitation thermique, par exemple en utilisant le phénomène de phonon-polariton couplé à une cavité photonique. Ce thème est développé dans l’équipe en partenariat avec l’équipe de S. Volz au laboratoire EM2C.

Nanosources de chaleur pour la chimie et la biologie

Les nanoparticules métalliques sous irradiation lumineuse ont la capacité de se comporter comme des sources nanométriques de chaleur. Ce processus de conversion peut être mis à profit dans divers domaines, en particulier pour la réalisation de fonctions optiques, chimiques ou biologiques. On peut ainsi envisager des matériaux ou des dispositifs dont la fonctionnalité est uniquement activée par la lumière. À travers nos collaborations, nous développons plusieurs projets tournés vers des applications biomédicales (amélioration du ciblage de cellules cancéreuses par des nano-hybrides pour un traitement par hyperthermie localisée, liposomes plasmoniques pour la délivrance ciblée de médicaments).

Nanoconversion lumière-chaleur : applications photoniques

Grâce au phénomène de résonance de plasmon localisé, il est possible d’injecter efficacement et très rapidement de l’énergie dans des nano-objets métalliques. De par la succession de mécanismes d’échanges et de relaxation qui s’ensuivent, les propriétés optiques du milieu composite dans lequel sont dispersées ces nanoparticules sont modifiées de manière transitoire. En jouant à la fois sur ces modifications photo-induites à l’échelle nanométrique et le conditionnement du milieu composite dans des dispositifs structurés à l’échelle de la longueur d’onde (cavité électromagnétique, cristal photonique), on peut réaliser des fonctions photoniques contrôlées optiquement. Ce principe peut être étendu au domaine de l’optique non-linéaire : des capteurs ultrasensibles peuvent alors être envisagés.

Du 14 avril au 28 juin 2015, à l’occasion de l’Année Internationale de la Lumière, l’équipe CentraleSupélec du LPQM présente « L’or se voit en nano », une expérience destinée à comprendre le projet Nan’Onsen (« nano-source chaude ») dans le cadre d' «  Un chercheur, une manip » au Palais de la Découverte. La manip présentée : une solution de nanoparticules est chauffée par irradiation laser. Les nanoparticules absorbent la lumière du laser et la transforment en chaleur.

 

CHIFFRES CLÉS
 

  • Professors: 1.5
  • Research Engineer: 1
  • Administrative assistant: 0.5
  • Post-Doc: 2
  • PhD students: 1
  • Peer-reviewed articles: 5

 

Partenaires SCIENTIFIQUES

France : Énergétique Moléculaire et Macroscopique, Combustion (CNRS-ECP); Laboratoire de Chimie Physique (Orsay); Sciences et Ingénierie de la Matière Molle - Physico-chimie des Polymères et Milieux Divisés (ESPCI, Paris) ; UMR_S728  Université Denis Diderot (Paris 7) – Inserm; Photophysique et Photochimie Supramoléculaires et Macromoléculaires (ENS Cachan); Physicochimie des Electrolytes, Colloïdes et Sciences Analytiques (Paris).

International : Instituto de Optica, Madrid, Spain ; Univ. Sistan & Baluchestan, Iran.

 

DOMAINES D’APPLICATION

Utilisation des nanoparticules métalliques dans la thérapie contre le cancer par nanohyperthermie. Optimisation d’autres types d’applications biologiques comme la délivrance ciblée de substances actives, la photo-actuation en microfluidique, les capteurs moléculaires ultrasensibles, l’imagerie photothermique. Exploitation également de ces propriétés dans le domaine de la photonique ultrarapide.

 

CONTACT

www.lpqm.ens-cachan.fr

Directrice : Isabelle Ledoux-Rak

Directeur de l'antenne Centrale Paris : Bruno Palpant

Tél. : +33 (0)1 41 13 16 26

Courriel : bruno.palpant@ecp.fr

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