Localiser les plasmons par le désordre

Plasmonic localization by disorder

Rémy Fulcrand (équipe Liquides et Interfaces) et Julien Laverdant (équipe AGNANO), en collaboration avec des collègues de Versailles, ont publié un article intitulé "Localization of plasmon modes in a 2D photonic nanostructure with a controlled disorder"  dans la revue Optics Express.
Rémy Fulcrand (Liquides and Interfaces team) and Julien Laverdant (AGNANO team), with colleagues from Versailles, have published a paper titled "Localization of plasmon modes in a 2D photonic nanostructure with a controlled disorder"  in Optics Express.

En 1958, P. W. Anderson a prédit une absence de diffusion des ondes dans des matériaux désordonnés. Ainsi, pour certains désordres corrélés, les ondes (mécaniques ou électromagnétiques) se propageant dans tels milieux peuvent se localiser. Les propriétés physiques (conductance, transmittance…) sont alors régies par des lois d’échelles statistiques. Dans ce contexte, ce travail présente une étude de l’influence du désordre sur la localisation des champs électromagnétiques en surface d’une couche mince d’or. Les échantillons réalisés à l’ILM sont des réseaux de trous désordonnés percés par FIB dans des couches minces d’or : système dual beam FIB/SEM du CLYM (Consortium Lyon Saint-Etienne de Microscopie). Lorsque la lumière est focalisée sur ces réseaux, elle excite des modes de plasmons de surface qui se localisent dans des zones nanométriques appelées « hot-spot ». Les mesures en champ proche montrent une forte dépendance des statistiques (probabilités des champs et longueurs de corrélation) avec le pourcentage de désordre mais aussi avec la longueur d’onde. Des simulations complémentaires par FDTD ont aussi permis de mettre en évidence comment la perte de l’ordre local joue un rôle critique dans cette localisation. Ces résultats ouvrent la voie vers une meilleure compréhension de la localisation des plasmons de surface en augmentant localement la densité d’états. Ce type de nanostructures est prometteur comme substrat pour améliorer les nanosources de photons uniques.
In 1958, P. W. Anderson predicted the absence of wave scattering in disordered media. In specific correlated disorders, waves (either acoustic or electromagnetic) that are propagating inside these media can demonstrate localization. The physical properties (conductance, transmittance…) follow power laws in this situation. In this context, the authors present how the disorder will influence the localization of electromagnetic waves at the surface of a gold film. The samples fabricated at ILM are made from disordered hole grating milled by FIB in a very thin gold layer: dual beam system FIB/SEM from CLYM (Consortium Lyon Saint-Etienne of Microscopy). When the light is focused on these gratings, it excites surface plasmons which are localized inside nanometric hot-spots. Near-field measurements of the intensity display strong statistical dependences (PDF and correlations) with the disordered fractions. Simulations by FDTD confirm the results and have also highlighted how the local order play a critical role in this localization. All these results are promising for a better understanding of the localization of surface plasmons and for applications such as single photons emitters.
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