Détection photothermique et spectroscopie d'absoption de nano-objets individuels: nanoparticules métalliques, nanocristaux semiconducteurs, et nanotubes de carbone.

Abstract

Ce manuscrit décrit le développement de la technique d'Imagerie PhotothermiqueHétérodyne (PHI). Cette nouvelle méthode optique en champ lointain permet de détecter unegrande variété de nano-objets individuels absorbants (nanoparticules métalliques jusqu'à .4 nmde diamètre, nanocristaux semiconducteurs, nanotubes de carbone métalliques et semiconducteurs,.. .), sur un fond « noir », avec un très bon rapport signal à bruit. Le signal photothermiquea été caractérisé expérimentalement sur des nanoparticules d'or individuelles. Les mesures obtenuessont comparées à des calculs analytiques issus d'un modèle électrodynamique. Etant donnéque ce signal est directement proportionnel à la puissance absorbée, la méthode PHI ouvre lavoie à des expériences de spectroscopie d'absorption à l'échelle du nano-objet individuel. Dansun premier temps, nous avons sondé la résonance plasmon de surface de nanoparticules d'orindividuelles de 5 à 33 nm de diamètre. Cette étude a abouti à l'observation d'effets de tailleintrinsèques, analysés dans le cadre de la théorie de Mie. Nous avons ensuite mesuré les spectresd'absorption de nanocristaux individuels de CdSe en régime multiexcitonique. Pour un mêmenanocristal, la comparaison des spectres d'absorption photothermique et d'émission permet dediscuter l'origine physique du signal photothermique. Enfin, nous avons caractérisé la structurede nanotubes de carbone semiconducteurs et métalliques individuels en analysant leurs spectresd'absorption autour de leurs premières résonances optiques.