Les chercheurs peuvent désormais mesurer avec précision l'émergence et l'amortissement d'un champ plasmonique
C'est essentiel pour les énergies renouvelables et d'autres technologies
Une équipe de recherche internationale dirigée par l'Université de Hambourg, DESY et l'Université de Stanford a mis au point une nouvelle approche pour caractériser le champ électrique d'échantillons plasmoniques arbitraires, comme par exemple des nanoparticules d'or. Les matériaux plasmoniques présentent un intérêt particulier en raison de leur extraordinaire efficacité à absorber la lumière, ce qui est crucial pour les énergies renouvelables et d'autres technologies. Dans la revue Nano Letters, les chercheurs rendent compte de leur étude, qui fera progresser les domaines de la nanoplasmonique et de la nanophotonique grâce à leurs plates-formes technologiques prometteuses.
Une impulsion laser ultra-courte (bleue) excite des nanorods d'or plasmoniques, ce qui entraîne des changements caractéristiques dans le champ électrique transmis (jaune). L'échantillonnage de ce champ permet de déduire le champ plasmonique des nanoparticules.
RMT.Bergues
Les plasmons de surface localisés sont une excitation unique des électrons dans les métaux nanométriques comme l'or ou l'argent, où les électrons mobiles à l'intérieur du métal oscillent collectivement avec le champ électrique de la lumière. L'énergie optique est ainsi condensée, ce qui permet des applications en photonique et en conversion d'énergie, par exemple en photocatalyse. Pour faire progresser ces applications, il est important de comprendre les détails de l'entraînement et de l'amortissement des plasmons. Cependant, l'un des problèmes pour le développement d'expériences connexes est que les processus se déroulent sur des échelles de temps extrêmement courtes (de l'ordre de quelques femtosecondes).
La communauté attoseconde, dont les auteurs principaux Matthias Kling et Francesca Calegari, a développé des outils pour mesurer le champ électrique oscillant des impulsions laser ultracourtes. Dans l'une de ces méthodes d'échantillonnage du champ, une impulsion laser intense est focalisée dans l'air entre deux électrodes, générant un courant mesurable. L'impulsion intense est ensuite recouverte d'une faible impulsion de signal à caractériser. L'impulsion de signal module le taux d'ionisation et, par conséquent, le courant généré. Le criblage du délai entre les deux impulsions fournit un signal dépendant du temps et proportionnel au champ électrique de l'impulsion de signal.
"Nous avons utilisé cette configuration pour la première fois afin de caractériser le champ de signal émergeant d'un échantillon plasmonique excité par résonance", explique Francesca Calegari, scientifique principale à DESY, professeur de physique à l'Universität Hamburg et porte-parole du pôle d'excellence "CUI : Imagerie avancée de la matière". La différence entre l'impulsion reconstruite avec interaction plasmonique et l'impulsion de référence a permis aux scientifiques de retracer l'émergence du plasmon et sa décroissance rapide, ce qu'ils ont confirmé par des calculs de modèles électrodynamiques.
"Notre approche peut être utilisée pour caractériser des échantillons plasmoniques arbitraires dans des conditions ambiantes et en champ lointain", ajoute le professeur Holger Lange, chercheur au CUI. En outre, la caractérisation précise du champ laser émergeant des matériaux nanoplasmoniques pourrait constituer un nouvel outil pour optimiser la conception de dispositifs de mise en forme de phase pour les impulsions laser ultracourtes.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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