Discussion et perspectives

Les études présentées précédemment sur les bâtonnets d’or et les nano-triangles d’argent ont été satisfaisantes d’un point d’un vue expérimental pour plu-sieurs raisons :

— Premièrement car l’étude des propriétés de diffusion de nanoparticules dans l’infrarouge n’étant pas développée, il nous a fallu monter nous même un

dispositif d’éclairage de type champ sombre. Notre montage s’est avéré fonc-tionnel puisqu’il nous a permis d’obtenir de nombreux spectres de diffusion dans l’infrarouge. Nous avons même pu complexifier le montage en réalisant : (i) des études en polarisation aussi bien sur l’excitation que sur l’émission, (ii) des études en température (ce qui constitue un défi technique puisque l’éclairage de type champ sombre est bien plus compliqué à réaliser) et (iii) des études en fonction de la nature du substrat.

— Deuxièmement car nous avons pu maîtriser et perfectionner des techniques de dépôts de nanoparticules sur différents substrats afin d’obtenir des dépôts de nanoparticules uniques. Ceci était crucial car l’étude des propriétés de diffusion de nanoparticules doit être réalisée sur particule unique afin d’étu-dier les propriétés optiques intrinsèques de ces particules (et afin de pouvoir comparer à des simulations numériques).

— Enfin car l’étude expérimentale de nanoparticules uniques a pu être réalisée. Bien que ceci ne soit pas une nouveauté en particulier concernant les nano-triangles [217–219, 221–224] cela reste une mesure difficile. Cette difficulté est de plus accentuée par le fait que dans notre domaine spectral (proche infrarouge), il n’existe pas de microscope commercial en champ sombre. Cependant l’interprétation des résultats expérimentaux de notre système à géométrie complexe (et donc sans solution analytique) est principalement qualitative et doit être approfondie par d’autres études. Pour améliorer l’interprétation de ces résultats on peut proposer de réaliser pour les triangles d’argent (.) et pour les nano-bâtonnets d’or (•) :

. des simulations numériques pour sonder l’origine des deux résonances plas-moniques obtenues pour des nano-triangles uniques déposés sur substrat d’or. C’est certainement ce qui manque le plus à notre étude : il est frustrant de ne pas pouvoir comparer nos résultats expérimentaux à des simulations nu-mériques.

. des mesures de spectre de diffusion sur substrat de verre (ou un autre sub-strat diélectrique). Ceci permettrait là aussi de sonder l’origine de ces deux résonances plasmoniques.

. des études en polarisation sur d’autres substrats que l’or. Nous avons réalisé deux études en polarisation sur substrat d’aluminium (ce qui montre la fai-sabilité de ces mesures) mais il est nécessaire d’augmenter leur nombre pour pouvoir tirer des conclusions.

. des mesures étudiant l’influence de l’angle d’incidence de la lumière excitatrice (car les modes plasmoniques excités peuvent être différents en fonction de l’angle d’incidence).

. des mesures de spectres de diffusion dans le domaine du visible. En particulier pour les substrats d’aluminium et de chrome pour lesquels on observe une seule résonance dans notre fenêtre spectrale (950 nm - 1600 nm) il serait intéressant de voir s’il n’y a pas une autre résonance dans le domaine du

visible. Pour les mêmes raisons, mesurer des spectres de diffusion au-delà de 1600 nm serait intéressant.

• de nouveaux dépôts de nano-bâtonnets d’or afin d’atteindre le régime de la nanoparticule unique ; l’interprétation serait alors plus simple que pour les nano-triangles de par la géométrie du système.

• d’étudier le couplage entre deux nano-bâtonnets d’or afin de voir s’il peut y avoir de l’hybridation.

Ces différents points n’ont pas pu être approfondis davantage dans cette thèse faute de temps. Cependant, les études réalisées ont été cruciales afin d’étudier l’exaltation de la photoluminescence des nanotubes de carbone (voir chapitre 2 section 2.4).

Photoluminescence des nanotubes

de carbone

Ce chapitre est consacré à l’étude de la photoluminescence des nanotubes de carbone et plus particulièrement à ce qui constituait la motivation première de ma thèse : l’exaltation de la photoluminescence des nanotubes de carbone.

Dans une première partie nous discutons des aspects théoriques nécessaires à la compréhension du phénomène de photoluminescence des nanotubes de carbone. Nous décrivons ensuite le dispositif expérimental et les échantillons utilisés dans ce chapitre 2.

Dans une troisième partie nous décrivons les spectres de PL des nanotubes de car-bone obtenu expérimentalement. Plus précisément, nous présenterons les spectres de PL provenant d’un ensemble de nanotubes de carbone semi-conducteurs puis d’un unique nanotube semi-conducteur. Cette partie nous permet de montrer notre capacité à d’étudier des nanotubes uniques ; cependant nous verrons que ces émet-teurs sont caractérisés par un faible rendement radiatif ce qui limite leur application en tant qu’émetteur de photons uniques. Afin d’obtenir des applications optiques possibles, il faut exalter la PL des nanotubes de carbone.

La partie suivante discutera donc des possibilités permettant de contrôler l’émission spontannée dans le but d’exalter la PL. Nous définirons précisément ce qu’est l’exal-tation de la PL.

Enfin dans la dernière partie, nous présenterons les résultats expérimentaux liés à l’exaltation de la PL.

2.1 Aspects théoriques

Nous abordons ici les aspects théoriques concernant les nanotubes de carbone mono-feuillets. Nous discutons de la structure cristalline des nanotubes à partir de la structure du graphène (section 2.1.1).Ceci nous permet ensuite d’aborder la structure électronique des nanotubes afin d’obtenir la densité d’états électroniques (section

2.1.2). La densité d’états électroniques nous amène enfin à aborder les propriétés de photoluminescence des nanotubes de carbone semi-conducteurs (section 2.1.3).