A nanoparticle under the influence: Fano effect in the absorption of a single nano-object
Une nanoparticule sous influence : effet Fano dans l'absorption d'un nano-objet individuel
November 2016
Novembre 2016
In 1961, Ugo Fano attributed some original resonances characterized by an asymmetrical spectral shape previously observed in atomic physics experiments to an interference between two different excitation mechanisms. Our FemtoNanoOptics group, using an original experimental approach based on ultrafast optical spectroscopy, has realized the first experimental demonstration of this effect on the absorption of a plasmonic nano-object: a single nano-dimer composed by a gold nanosphere (with a continuum of absorption) and a silver one (characterized by its resonant absorption due to the localized surface plasmon).
Investigating the time-resolved optical response of this model system has unveiled the existence of Fano effect strongly modifying the absorption of gold “under the influence” of the nearby silver particle. These results opens exciting perspectives for the identification of fundamental energy transfer processes in nanomaterials and for potential applications like the conception of “optical transistors”, where the absorption of one component and its light polarization dependence may be dynamically controlled by an external parameter, as the dimer interparticle distance.
En 1961, Ugo Fano décrivit l’origine d’étranges résonances de forme spectrale asymétrique précédemment observées en physique atomique, à savoir des interférences entre deux mécanismes d’excitation distincts. Dans notre équipe FemtoNanoOptics, par une approche originale basée sur la spectroscopie pompe-sonde ultrarapide, nous en avons réalisé sa première démonstration expérimentale dans l’absorption d’un nano-objet modèle: un dimère individuel constitué d’une nanosphère d’or (qui présente un continuum d'absorption) et d’une en argent (avec une absorption résonante due au plasmon de surface).
L’étude de la réponse optique résolue en temps de ce système plasmonique a permis de démontrer l’existence de cet effet Fano qui induit une modification drastique de l’absorption de l’or « sous influence » de la sphère d’argent. Ces résultats ouvrent des perspectives prometteuses pour l’identification de processus fondamentaux de transfert d’énergie dans les nanomatériaux, ou pour des applications potentielles telles que la conception de « transistors optiques », où l’absorption d’un nano-composant et sa dépendance en fonction de la polarisation de la lumière pourraient être modulées en jouant de manière dynamique sur un paramètre extérieur, la distance interparticules dans le dimère.
Ces recherches feront l'objet d'une Actualité Scientifique de l'Institut de Physique du CNRS, disponible en suivant ce lien.
Further information:
Pour en savoir plus :
A. Lombardi, M.P. Grzelczak, E. Pertreux, A. Crut, P. Maioli, I. Pastoriza-Santos, L.M. Liz-Marzán, F. Vallée, and N. Del Fatti
"Fano interference in the optical absorption of an individual gold-silver nanodimer"