Equipe Microscopie de Champ Proche Optique

Axe principal: NPIQ
Axes secondaires : NCI
Equipe Microscopie de Champ Proche Optique
Laboratoire
Institut Langevin, Ondes et Images (ESPCI ParisTech)
http://www.institut-langevin.espci.fr/
Contact C’nano de l’équipe
GRESILLON Samuel
Responsable d’équipe :
Samuel Grésillon et Yannick De Wilde
samuel.gresillo[email protected]
yannick.dewi[email protected]
Membres permanents de l’équipe :
Samuel Grésillon
samuel.gresillo[email protected]
Yannick De Wilde
yannick.dewi[email protected]
Rémi Carminati
[e-mail]
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• Activité scientifiques de l’équipe :
- Microscopie optique en champ proche à pointe diffusante appliquée à la
cartographie de champ sur des dispositifs plasmoniques couplés à des
sources lasers semi-conductrices.
- Microscopie optique en champ proche à pointe diffusante dans l’infrarouge et
le térahertz : carthographie des modes sur les lasers semi-conducteurs.
- Etude de la densité locale d’états électromagnétiques par microscopie à
sondes locales : rayonnement thermique en champ proche (microscope à effet
tunnel à rayonnement thermique) et mesures de durée de vie de fluorescence.
- Microscope optique en champ proche à basse température.
- Microscopie en champ proche dans le domaine terahertz et dans le domaine
non-linéaire

• Recherche(s) et résultat(s) obtenu(s) dans les domaines d’actions des
nanosciences :
Source semi-conductrice de plasmons de surface
I
(Babuty et al., PRL 104,
226806 (2010).
Haut) Un réseau métallique disposé sur un milieu
semiconducteur présentant du gain optique permet de générer
des plasmons de surface par l’application d’un courant
électrique. Les plasmons de surface générés de part et d’autre
du dispositif sont ensuite couplés et injectés dans une piste
métallique où ils créent une figure d’onde stationnaire. Un
microscope optique en champ proche permet de révéler la
topographie de la surface du dispositif (Centre) et en même
temps
d’imager la structure du champ électromagnétique
associées à cette onde plasmonique stationnaire dans
l’infrarouge moyen (Bas).(contact : [e-mail] -
collaboration avec l’ IEF).
Titre du résultat 2
R. Bakker et al., Appl.
Phys. Lett. 92, 043101
(2008).
Microscopie optique en champ proche sur des réseaux d’antennes
plasmoniques recouvert de fluorophores afin -1- d’observer
localement l’exaltation de fluorescence et -2- de comparer l’effet
collectif (réseaux d’antennes) et l’effet d’une antenne unique sur la
fluorescence. Les antennes plasmoniques sont constituées de deux
ellipses d’or couplées (voir les images noir et blanc dans les encarts
de (a) et (b) - images de microscopies électroniques). (a) et (b)
Microscopie en champ proche optique de fluorescence, pour les
deux géométries d’antennes différentes montrées dans l’encart en
microscopie électronique. Les zones agrandies correspondent aux
zones autour de l’antenne unique. Les morceaux lummineux et
réguliers en haut des images correspondent aux réseaux
d’antennes. (c) Image de la même zone que (b) en mesurant non
plus la fluorescence mais la lumière d’excitation. La graduation ‘1’
correspond à l’intensité de lumière reçue loin des antennes
plasmoniques. (Collaboration V. M. Shalaev, Université de Purdue,
Etats-Unis d’Amérique)
Titre du résultat 3
Images THz (à gauche) et Infra-rouge (à droite) d’une
bille de silice avec un microscope en champ proche
fonctionnant dans le domaine infra-rouge et terahertz. Ce
microscope utilise une source sub-longueur d’onde de
large bande spectrale (plusieurs dizaine de terahertz)
générée localement.

R. Lecaque et al., Opt Exp 16,
4731 (2088)
• Programme de recherche :
- Etude de la génération active de plasmons de surface à l’aide de sources
lasers intégrées dans l’infrarouge proche, moyen et le térahertz, et étude de la
façon de nanostructurer les surfaces métalliques pour agir sur la courbe de
dispersion des plasmons de surface (spoof surface plasmons) (collaboration
avec R. Colombelli, IEF)
- Etudes en champ proche de la propagation de lumière lente (collaboration
avec Kamel Bencheikh, LPN)
- Développement d’un microscope en champ proche à sonde active
fluorescente : étude de la densité locale d’états électromagnétique par mesure
de durée de vie de fluorescence.
- Microscopie optique en champ proche en environnement cryogénique et en
mode spectroscopique.
• Références :
1) Injection of midinfrared surface plasmon polaritons with an integrated device
J.-P. Tetienne, A. Bousseksou, D. Costantini, R. Colombelli, A. Babuty, I. Moldovan-Doyen, Y.
De Wilde, C. Sirtori, G. Beaudoin, L. Largeau, O. Mauguin, and I. Sagnes
APPLIED PHYSICS LETTERS, 97, 211110 (2010)
2) Semiconductor Surface Plasmon Sources
A. Babuty, A. Bousseksou, J.−P. Tetienne, I. Moldovan Doyen, C. Sirtori, G. Beaudoin, I.
Sagnes, Y. De Wilde, and R. Colombelli,
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 104, 226806 (2010).
Highlight in NATURE PHOTONICS
3) A semiconductor laser device for the generation of surface−plasmons upon electrical
injection ; A. Bousseksou, R. Colombelli, A. Babuty, Y. De Wilde, Y. Chassagneux, C. Sirtori,
G. Patriarche, G. Beaudoin, I. Sagnes.
OPTICS EXPRESS, 17, 9391−9400 (2009).
4) Enhanced Localized fluorescence in plasmonic nanoantennae R. M. Bakker, H-K Yuan, Z.
Liu, A. V. Kildishev, V. P. Drachev, A. V. Kildishev, V. M. Shalaev, R H. Pedersen, S.
Grésillon, A. Boltasseva
APPLIED PHYSICS LETTERS vol. 92 043101 (2008)
5) THz emission Microscopy with sub-wavelength broadband source R. Lecaque, S. Grésillon,
C Boccara
OPTICS EXPRESS vol. 16 (7) pp 4731-4738 (2008)
6) Nanoantenna plasmonics via near-field illumination R. M. Bakker, A. Boltasseva, Z. Liu, R
H. Pedersen, S. Grésillon, A. V. Kildishev, V. P. Drachev and V. M. Shalaev
OPTICS EXPRESS Vol 15 (21) pp 13682-13686 (2007).
7) Second harmonic generation in the near-field and far-field, a sensitive tool to probe
crystalline homogeneity, L. Williame, S. Grésillon, C. Boccara, M. Cuniot-Ponsard
JOURNAL OF APPLIED PHYSICS vol. 101 n° 083111 (2007).
8) Direct imaging of a laser mode via mid-infrared near-field microscopy
V. Moreau, P.-A. Lemoine, M. Bahriz, Y. De Wilde, R. Colombelli, L. Wilson, A. B. Krysa,
APPLIED PHYSICS LETTERS, 90, 201114 (2007).

9) Thermal Radiation Scanning Tunnelling Microscopy ; Y. De Wilde, F. Formanek, R.
Carminati, B. Gralak, P.-A. Lemoine, J.-P. Mulet, K. Joulain, Y. Chen, J.-J. Greffet,
NATURE, 444, 740 (2006).