GYN — Nanosources de lumière hybrides or/semi-conducteur

GYN est un projet multidisciplinaire consacré au couplage entre des nanocristaux semi-conducteurs colloïdaux et des résonateurs plasmonique. En tirant partie d’effets collectifs et d'antenne, il vise à concevoir une nouvelle génération de sources lumineuses hybrides et de dispositifs pompés électriquement qui émettent de la lumière aux propriétés non standard. Le premier objectif est de modéliser et de synthétiser des émetteurs fluorescents à l’émission rapide (la durée de vie radiative sera inférieure à la nanoseconde) présentant une émission parfaitement stable et d’une grande résistance au photoblanchiment. Dans un premier temps, des nanocristaux colloïdaux individuels à la structure cœur/coque CdSe/CdS de forme sphérique (quantum dots, QDs) ou à deux dimensions (nano-plaquettes, NPs) seront encapsulés dans une couche de silice ou de polymère et recouverts par une coquille d’or par des méthodes de chimie en solution. La structure de ces matériaux hybrides sera optimisée grâce à une modélisation théorique. Au-delà de l’étude d’émetteurs individuels, nous nous intéresserons au couplage d’un ensemble de QDs ou de NPs à des cavités plasmoniques. Des super-particules contenant un ensemble de QDs ou de NPs entourés par une coque d’or seront synthétisés. Nous examinerons aussi les propriétés de structures constituées par des NPs couplées au mode plasmon de réseaux linéaires ou des antennes patch intégrant des QDs. Nous chercherons à exalter l’émission lumineuse à travers des effets collectifs (superradiance, couplage fort) à température ambiante. Ces systèmes ouvrent la voie à une émission de lumière à des échelles de temps extrêmement courtes (inférieures à la picoseconde) et fournissent des objets modèles pour étudier l’influence du nombre d’émetteurs dans des régimes originaux d’électrodynamique quantique en cavité. Le dernier but de ce projet est consacré au pompage électrique de ces systèmes avancés, une étape qui est un jalon essentiel pour les applications. En s'appuyant sur une émission superradiante, ces dispositifs représenteront une nouvelle catégorie de sources complémentaires aux lasers. Ils ouvriront des perspectives particulièrement attrayantes pour la réalisation de LEDs directionnelles et ultra-rapides pouvant être modulées à un débit similaire aux lasers (quelques dizaines de GB/s), et ce pour une fraction du coût en énergie.