Dimères de nanocubes : une nouvelle classe d’anti-résonateurs plasmoniques

Michel Pellarin, Julien Ramade, Jan-Michael Rye, Christophe Bonnet, Michel Broyer, Marie-Ange Lebeault, Jean Lermé, et Emmanuel Cottancin (équipe Agrégats et Nanostructures), en collaboration avec des collègues de Saclay et Stockholm, ont publié un article intitulé « Fano transparency in rounded nanocube dimers induced by gap plasmon coupling » dans la revue ACS Nano.

La réponse optique d’un dimère de nanoparticules en interaction dépend fortement de la morphologie de la région interparticule. Les dimères de nanocubes d’or ou d’argent constituent de ce point de vue des systèmes modèles car les faces parallèles en vis-à-vis définissent une zone de couplage similaire à celle d’un condensateur plan. Par spectroscopie à modulation spatiale (SMS), on a observé une « antirésonance » dans la bande d’excitation du plasmon longitudinal de dimères individuels de nanocubes d’argent et d’or (courbe rouge). C’est l’hybridation entre les modes de plasmon délocalisés sur le dimère et certains modes de cavité localisés dans le gap qui est à l’origine d’un mécanisme d’interférence dans les processus de diffusion de la lumière au voisinage de la résonance. Cette antirésonance est analogue à l’effet Fano en spectroscopie atomique et traduit de manière très générale le couplage entre un mode d’excitation très localisé et un quasi–continuum. Cette étude a permis d’expliquer, non seulement la localisation spectrale de la fenêtre de transparence induite dans le spectre d’extinction, mais également de comprendre le rôle essentiel joué par le rognage des arêtes et des coins du cube dans la force du couplage. La fenêtre de transparence possède une finesse spectrale bien supérieure à celle de la bande plasmon principale, ce qui en fait un candidat de choix comme sonde ultrasensible dans de futures expériences de plasmonique environnementale.

12/12/2016

Nanocube dimers: a novel class of plasmonic anti-resonators

Michel Pellarin, Julien Ramade, Jan-Michael Rye, Christophe Bonnet, Michel Broyer, Marie-Ange Lebeault, Jean Lermé, et Emmanuel Cottancin (team Clusters and Nanostructures), in collaboration with colleagues from Saclay and Stockholm, have published an article entitled « Fano transparency in rounded nanocube dimers induced by gap plasmon coupling » in the journal ACS Nano.

The optical response of interacting metallic nanoparticles (NPs) strongly depends on the morphology of the interparticle region. From this point of view, nanocube dimers are model systems because the facing sides of both cubes form a coupling region of controlled geometry similar to a planar capacitor. Thanks to the Spatial Modulation Spectroscopy (SMS) technique an anti-resonance has been evidenced in the longitudinal excitation band of individual silver and gold dimers (red curve). These observations have been interpreted as the possible excitation of gap cavity modes confined in the gap region, involving destructive interference between one of these highly localized modes and the highly radiating longitudinal dipolar plasmon of the dimer. This anti-resonance can be compared to the Fano effect in atomic spectroscopy and more generally reflects the coupling between a localized excitation mode and a quasi-continuum. This study has made it possible to interpret not only the spectral position but also the crucial dependence of the coupling strength on the rounding of the edges and corners of the nanocubes. This induced transparency window demonstrates a spectral quality factor far better than that of the main dipolar resonance which makes such systems prime candidates for ultrasensitive sensors in future experiments in environmental plasmonics.

12/12/2016

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