Équipe du Laboratoire de Photonique Quantique et Moléculaire (LPQM) UMR CNRS 8537 - ENS Cachan

Cette jeune équipe de l'École Centrale Paris, 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 dans notre équipe 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 ultra rapide.
Transferts thermiques photo-induits aux petites échelles de temps et d'espace
Il s’agit dans cette thématique 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.

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

Il s’agit 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.

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 un projet tourné vers des applications biomédicales (amélioration du ciblage de cellules cancéreuses par des nano-hybrides pour un traitement concomitant par nano-hyperthermie et radiosensibilisation).

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.

Domaines d'application

Utilisation des nanoparticules métalliques dans la thérapie contre le cancer par nanohyperthermie et radiosensibilisation. 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 ultra rapide.

Exemples de travaux

Enregistrée régulièrement sur un intervalle de 215 mn. Des dimères se forment initialement (a), puis des chaînes de plus en plus longues (b). Coll. LPS (Orsay) et PPMD (Paris).

Spectres d’extinction optique de ces réseaux pour les deux polarisations du champ électrique. Centre : mesures par microspectrophotométrie. Droite : simulations par l’Approximation des Dipôles Discrets. Coll. LPN (Marcoussis) et IEF (Orsay).