Métamatériaux optiques : conception, fabrication à grande échelle et caractérisation

Abstract

Les métamatériaux sont des matériaux structurés artificiellement, soigneusement designés pour obtenir des réponses électromagnétiques inobservables dans la nature, telles qu’un indice de réfraction négatif. Le but de cette thèse est le développement de métamatériaux optiques à grandes échelles pouvant être incorporés au sein de dispositifs réels. En combinant la lithographie colloïdale avec l’électrodéposition, nous avons réalisé par voie ascendante des métamatériaux de type « fishnet » faits de couches d’or et air, présentant un indice de réfraction qui varie entre valeurs positives et négatives dans le proche infrarouge. Des multicouches de type fishnet ont aussi été fabriquées en couplant la lithographie par nanoimpression et l’électrodéposition. Nous avons analysé en détail les réponses optiques de ces structures, qui présentent des valeurs négatives d’indice de réfraction du visible au proche infrarouge. Leur performance comme capteurs optiques a été étudiée via leur infiltration par différents liquides. Les différentes techniques d’élaboration précitées ont également été utilisées pour fabriquer des substrats métalliques nanostructurés afin d’étudier l’émission spontanée collective d’ensembles de molécules fluorescentes.