Etude Par Spectroscopie Optique Non Lineaire Du Couplage Entre Plasmon De Surface De Nanoparticules Metalliques Et Excitation Vibrationnelle De Molecules Adsorbees A Leur Surface

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Etude par spectroscopie optique non linéaire du couplage entre plasmon de surface de nanoparticules métalliques et excitation vibrationnelle de molécules adsorbées à leur surface

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Author : Laetitia Dalstein
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Book Synopsis Etude par spectroscopie optique non linéaire du couplage entre plasmon de surface de nanoparticules métalliques et excitation vibrationnelle de molécules adsorbées à leur surface by : Laetitia Dalstein

Download or read book Etude par spectroscopie optique non linéaire du couplage entre plasmon de surface de nanoparticules métalliques et excitation vibrationnelle de molécules adsorbées à leur surface written by Laetitia Dalstein and published by . This book was released on 2015 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Les propriétés optiques des nanoparticules métalliques, caractérisées par l'existence d'une résonance plasmon de surface (SPR) dans le domaine visible, sont aujourd'hui couramment utilisées afin de détecter et de caractériser des espèces chimiques, en solution ou déposées sur des substrats (dans les capteurs par exemple). Dans ce travail, j'ai optimisé la réalisation puis la caractérisation physico-chimique et optique d'interfaces composées de nanoparticules d'or d'environ 15 nm de diamètre sur des substrats de silicium et de verre fonctionnalisés par des silanes, à l'aide de méthodes d'optique linéaire et non linéaire. La spectroscopie UV-visible en réflexion et transmission, couplée aux microscopies électronique et à force atomique, et aidée par la modélisation, m'a permis de corréler les propriétés optiques des particules à leur densité locale sur la surface. La spectroscopie optique non linéaire par génération de fréquence somme (SFG) permet de sonder la chimie de surface des particules et du substrat ainsi que de tirer parti de l'amplification locale des processus optiques par excitation de la SPR. Après avoir montré qu'elle amplifie effectivement des signaux SFG moléculaires peu intenses de la couche de silanes, j'ai révélé la présence dans la couche organique de greffage de groupements méthyles résultant d'une réaction de silanisation incomplète, démontré le lien entre la stabilité temporelle chimique et plasmonique des interfaces et l'irradiation laser, caractérisé finement la qualité de fonctionnalisation des particules par des thiols et montré la relation de proportionnalité entre réponses optiques linéaire et non linéaire en surface. Finalement, j'ai étudié directement le processus d'amplification de la SFG par le couplage à la SPR en réalisant une spectroscopie à deux dimensions infrarouge et visible. J'ai montré que ce couplage est mesurable même sur de petites particules déposées, et qu'il se produit dans la zone spectrale d'existence du plasmon de surface (du vert au rouge). La comparaison avec une surface plane de platine et d'or m'a permis d'extraire de façon fine des facteurs d'amplification, qui correspondent à ce que prédit une modélisation simple de la plasmonique en jeu dans ces interfaces.

Plasmons de surface de nanoparticules

Author : Johan Grand
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Total Pages : 160 pages
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Book Synopsis Plasmons de surface de nanoparticules by : Johan Grand

Download or read book Plasmons de surface de nanoparticules written by Johan Grand and published by . This book was released on 2004 with total page 160 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Les expériences menées en spectroscopie Raman en champ proche optique restent rares du fait de la faiblesse intrinsèque du processus de diffusion Raman. Une partie de cette thèse s’est donc orientée vers l’étude de l’effet Raman exaltée de surface (SERS), technique permettant de détecter de très faibles concentrations de molécules adsorbées à la surface de substrats métalliques rugueux, pour, à terme, enregistrer des spectres Raman en champ proche. Nous avons, dans un premier temps, en utilisant des réseaux de nanoparticules métalliques réalisés par lithographie électronique, étudié différents paramètres (forme, taille, arrangement) permettant d’accorder la résonance plasmon de surface localisé. Nous nous sommes alors intéressés à la relation entre la position de cette résonance et l’intensité du signal SERS. Nous avons observé que l’obtention de la meilleure exaltation dépend non seulement de la position spectrale de la résonnance plasmon, mais également de la géométrie des structures métalliques sur lesquelles sont localisées ces résonances. Parallèlement nous avons développé un microscope en champ proche optique à sonde sans ouverture associé à un éclairage par un continuum de lumière blanche, obtenu en couplant une fibre à cristaux photoniques à un laser pulsé Ti:Sa. Ce dispositif a permis d’étudier la réponse optique de réseaux de particules métalliques, à différentes longueurs d’ondes d’excitation. Nous avons ensuite mis en œuvre un système de comptage de photons pour enregistrer, directement, des spectres « d’extinction » en champ proche

Propriétés optiques et spectroscopie non-linéaire de nanoparticules individuelles

Author : Hatim Baida
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Book Synopsis Propriétés optiques et spectroscopie non-linéaire de nanoparticules individuelles by : Hatim Baida

Download or read book Propriétés optiques et spectroscopie non-linéaire de nanoparticules individuelles written by Hatim Baida and published by . This book was released on 2010 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Ce travail porte sur l'étude expérimentale de la réponse optique linéaire et non-linéaire de nanoparticules métalliques individuelles. Pour cela une technique optique originale en champ lointain, basée sur la modulation spatiale de l'échantillon, a été mise en place et combinée avec une technique pompe-sonde résolue en temps à l'échelle femtoseconde. Dans un premier temps nous nous sommes intéressés à la caractérisation optique de nanoparticules modèles formées par une nanosphère d'argent encapsulée dans une couronne de silice. Nous avons mis en évidence la conséquence principale du confinement quantique électronique sur la réponse optique des nanoparticules : l'élargissement de leur résonance plasmon de surface avec la réduction de la taille (proportionnel à l'inverse du rayon, pour des nanosphères). Cette étude détaillée n'avait jamais été réalisée, car elle nécessite des mesures sur des nanoparticules uniques (pour s'affranchir des effets d'élargissement inhomogène de la résonance dus aux dispersions en taille, géométrie et environnement) et de taille connue. Ceci a été possible grâce à la mesure quantitative de leur section efficace d'extinction et/ou à la corrélation directe de l'image optique du nano-objet avec son image par microscopie électronique. La deuxième partie de ce travail a été consacrée à l'étude de la réponse optique linéaire et non-linéaire résolue en temps de nanobâtonnets d'or. Ces systèmes sont particulièrement intéressants car leurs propriétés optiques peuvent être contrôlées en modifiant leur géométrie (rapport d'aspect en particulier). Leur spectre d'extinction et sa dépendance en polarisation ont tout d'abord été étudiés au niveau de l'objet individuel. La comparaison de cette réponse optique linéaire avec des modèles théoriques a permis d'obtenir des informations sur leur orientation et géométrie. La réponse optique non-linéaire ultrarapide du même nanobâtonnet a ensuite été mesurée par une technique pompe-sonde femtoseconde à très haute sensibilité. La nanoparticule étudiée étant totalement caractérisée optiquement, une mesure quantitative de sa non-linéarité a ainsi pu être réalisée, et son origine physique déterminée à partir d'un modèle théorique.

Interactions optiques entre nanoparticules métalliques et systèmes moléculaires à indice de réfraction variable

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Author : Hicham Ibn El Ahrach
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Book Synopsis Interactions optiques entre nanoparticules métalliques et systèmes moléculaires à indice de réfraction variable by : Hicham Ibn El Ahrach

Download or read book Interactions optiques entre nanoparticules métalliques et systèmes moléculaires à indice de réfraction variable written by Hicham Ibn El Ahrach and published by . This book was released on 2008 with total page 192 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Ce travail de thèse porte sur l’étude de l’interaction optique entre nanoparticules mé-talliques (NPM) et des systèmes moléculaires à indice de réfraction variable. L’une des proprié-tés remarquables de ce type de particules est liée à l’excitation d’ondes de surface, appelées plasmon de surface (PS) dont la position spec-trale dépend de plusieurs paramètres (l’indice de réfraction du milieu environnant...). Ces PS sont associés à de forts confinements du champ proche optique exalté. Une NPM irradiée sous certaines conditions se comporte comme une nanosource de lumière très confinée qui, en présence d’un photopoly-mère à seuil bien déterminé, induit une photo-polymérisation locale grâce à l’effet inhibiteur de l’oxygène. Ainsi, une nanophotopolymérisa-tion anisotropique en champ proche a lieu, générant une particule hybride mé-tal/polymère. Ceci induit également une distri-bution anisotropique de l’indice de réfraction autour de la NPM. La résonance plasmon de surface (RPS) dépend alors de la polarisation du champ incident et une levée de dégénérescence spectrale est observée. Enfin, on étudie le contrôle de la position de la RPS par une orientation électrique de cristaux liquides à biréfringence positive, en particulier, l’effet d’une élévation de l’indice de réfraction à proximité d’une paire de NPM, par analyse spectrale. On montre l’influence de l’indice de réfraction local qui se matérialise par un déca-lage de la position de la RPS qui traduit l’affaiblissement du couplage type champ pro-che entre NPM avec la diminution du gap

Étude de l’exaltation de fluorescence dans des assemblages linéaires de nanoparticules plasmoniques

Author : Alexandre Grégoire
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Book Synopsis Étude de l’exaltation de fluorescence dans des assemblages linéaires de nanoparticules plasmoniques by : Alexandre Grégoire

Download or read book Étude de l’exaltation de fluorescence dans des assemblages linéaires de nanoparticules plasmoniques written by Alexandre Grégoire and published by . This book was released on 2020 with total page 171 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: L’objectif principal de ce projet de doctorat porte sur le développement d’architectures nanostructurées afin d’étudier l’interaction par couplage dipôle dipôle entre des molécules chromophores et des particules colloïdales métalliques. Certains métaux nobles comme l’Au ou l’Ag possèdent d’intéressantes propriétés optiques lorsqu’ils se retrouvent sous la forme de nanoparticules. En effet, l’oscillation collective d’électron de conduction, propriété connue sous le nom de plasmon de surface localisé est responsable des couleurs vives et intenses de ces suspensions colloïdales. Ce plasmon de surface entraîne une forte concentration locale du champ électrique qui a été utilisé afin d’amplifier différentes méthodes spectroscopiques comme la fluorescence. L’exaltation de fluorescence par les métaux ou MEF permet d’améliorer les propriétés intrinsèques de fluorophores moléculaires par l’amplification de l’efficacité d’excitation et d’une diminution de leur temps de vie à l’état excité, résultant globalement en une augmentation de l’intensité de fluorescence. Un typed’architecture permettant d’exploiter cette exaltation MEF sont les nanoparticules hybrides coeur-coquille de type metal@silice. Cependant, qu’arrive-t-il lorsqu’on assemble ces nanoparticules en un assemblage plus complexe comme une chaîne de nanoparticules par exemple ? De nouvelles propriétés plasmoniques peuvent alors être exploitées tel le couplage plasmonique entre les nanoparticuleset la propagation d’un plasmon au sein de la chaîne. L’objectif de ce projet est donc d’étudier les propriétés plasmoniques de chaînes de nanoparticules coeur-coquille avec la fluorescence dans le but d’observer une propagation plasmonique. L’assemblage en chaîne de ces nanoparticules hybrides s’est effectué à l’aide d’une technique exploitant une étampe de polydiméthylsiloxane ridée afin d’aligner les nanoparticules à l’intérieur des nanorides formées. L’influence de propriétés géométriques de ces assemblages sur les propriétés de fluorescence d’unfluorophore connu, la fluorescéine, sera présentée. La caractérisation des propriétés optiques de couplages plasmonique par rapport à la taille des coeurs de nanoparticules Ag@SiO2@fluorophore a été réalisé à l’aide de techniques de microscopie de fluorescence, de diffusion en champ sombre et de microscopie de temps de vie de fluorescence. Ces informations fondamentales ont d’ailleurs été appliquées pour étudier la propagation plasmonique dans ces assemblages linéaires de nanoparticules hybrides à l’aide d’une nouvelle technique d’imagerie de fluorescence et plasmon par onde évanescente de guides d’onde photo-inscrits.De plus, une nouvelle technique d’excitation par onde évanescente de guides d’onde photo-inscrits sera présentée pour l’imagerie de propagation plasmonique. La fabrication de ces guides, par photoinscription dans des substrats de silice est réalisée en collaboration avec le groupe du Prof. Réal Vallée du Centre d’Optique, Photonique et Laser à l’aide d’un laser à impulsion femtoseconde. Le positionnement des guides d’onde près de la surface du substrat créer une méthode d’excitation en champ proche par l’onde évanescente éliminant ainsi les problèmes de signaux parasites provenant du volume avoisinant la surface.

Etude optique du couplage vibroélectronique à l'interface entre boîtes quantiques semiconductrices et molécules organiques

Author : Thomas Noblet
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Book Synopsis Etude optique du couplage vibroélectronique à l'interface entre boîtes quantiques semiconductrices et molécules organiques by : Thomas Noblet

Download or read book Etude optique du couplage vibroélectronique à l'interface entre boîtes quantiques semiconductrices et molécules organiques written by Thomas Noblet and published by . This book was released on 2019 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Les processus physico-chimiques se produisant au sein des nanoparticules que sont les boîtes quantiques semiconductrices (QDs) sont à l'origine d'une nouvelle classe de sondes fluorescentes trouvant des applications en catalyse, en reconnaissance moléculaire et en imagerie. Le confinement quantique des électrons aux sein de ces objets luminescents, qui donne lieu à leur structure excitonique si particulière, permet de tirer simultanément profit de leurs propriétés optiques d'absorption et d'émission dans la gamme spectrale visible, et ce, dans le but de faciliter la détection et l'identification des espèces chimiques situées dans leur environnement proche. Dans ce contexte, nous nous sommes intéressés à des QDs de 3 à 4 nm de diamètre, composées d'un alliage ternaire de cadmium, de tellure et de soufre, et fonctionnalisées par des ligands mercaptocarboxyliques. De manière à déterminer l'ensemble de leurs propriétés structurales, chimiques et optoélectroniques, nous les avons tout d'abord caractérisées à l'état de solutions colloïdales par diverses techniques expérimentales : microscopie électronique, zêta-métrie, analyse par diffusion dynamique de la lumière, spectroscopies de rayons X, d'absorption UV-visible et d'émission de fluorescence. Ceci nous a permis de déduire la composition chimique des nanocristaux, leur structure cristalline, leur taille, leur dispersion en taille, la composition chimique de leurs ligands, les énergies propres de leurs états électroniques, leur moments dipolaires de transition et leur section efficace d'absorption. Fort de ces connaissances, nous avons pu développer un modèle analytique pour calculer la susceptibilité diélectrique des QDs et extraire de cette manière leur fonction de réponse linéaire, véritable carte d'identité optoélectronique. Nous avons ensuite optimisé la conception par voie chimique d'interfaces composées de QDs et de différentes espèces moléculaires organiques, dépôts réalisés sous forme de monocouches ou de films épais sur des substrats solides plans de silicium, de verre et de fluorure de calcium fonctionnalisés par des organosilanes. Ces interfaces substrat/QDs/molécules ont alors été étudiées par spectroscopie linéaire d'absorption UV-visible et par spectroscopie optique non-linéaire de génération de fréquence-somme (SFG). La première nous a permis de déterminer la densité superficielle des QDs déposés et d'en caractériser la stabilité temporelle, et la seconde, qui combine deux lasers visible et infrarouge, d'identifier la signature vibrationnelle des ligands recouvrant les QDs. Grâce à ces échantillons, nous avons alors montré par spectroscopie SFG deux couleurs l'existence d'un couplage vibroélectronique entre les QDs et leur environnement moléculaire. En particulier, nous avons démontré que l'amplitude de vibration des modes moléculaires associés aux ligands des QDs et aux organosilanes greffés sur les substrats est maximale lorsque les QDs sont eux-mêmes stimulés par la lumière visible dans leur premier état excitonique. Cette démonstration expérimentale s'accompagne par ailleurs d'une démonstration théorique : en utilisant les diagrammes de Feynman dans l'espace des fréquences imaginaires de Matsubara, nous avons déterminé l'expression analytique de la susceptibilité non-linéaire d'ordre 2 du complexe QD/molécule. Nous avons alors vérifié que l'hypothèse d'un couplage dipolaire entre QDs et molécules menait à une modélisation de la réponse vibrationnelle SFG compatible avec les mesures expérimentales. De cette manière, l'existence d'un couplage vibroélectronique de nature dipolaire entre boîtes quantiques et molécules est attesté.

Plasmonique hybride

Author : Ines Abid
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Total Pages : 135 pages
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Book Synopsis Plasmonique hybride by : Ines Abid

Download or read book Plasmonique hybride written by Ines Abid and published by . This book was released on 2017 with total page 135 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Récemment, la famille des dichalcogénures de métaux de transition (TMDs) (MoS2, WS2, MoSe2...) a suscité l'intérêt de nombreuses équipes de recherche en raison de leurs propriétés optiques, électroniques et spintroniques exceptionnelles. Ma thèse est centrée sur l'association de monocouches de TMDs à des nano-structures plasmoniques. Ces dernières apportent une exaltation des propriétés d'absorption, de diffusion et d'émission optiques qui peuvent être mises à profit dans divers domaines d'applications tels que l'opto-électronique, la photo-catalyse ou les capteurs. Dans une première partie je me suis intéressée à l'interaction plasmon-exciton dans des systèmes hybrides constitués de couches de MoSe2 élaborés par dépôt chimique en phase vapeur (CVD) et transférées sur les nanodisques d'or. La résonance plasmon est contrôlée par le diamètre et la séparation entre les nano-disques. Grâce à des mesures de transmission optique et de photoluminescence, et à une analyse détaillée des réponses spectrales basée sur un modèle analytique et des simulations numériques, j'ai mis en évidence un couplage de type Fano entre les plasmons de surface des nanodisques et les transitions excitoniques de MoSe2. J'ai étudié la dépendance de ce couplage en fonction de la taille des disques, du nombre de monocouches de MoSe2 déposées et aussi en fonction de la température. Une analyse quantitative des résultats a été menée en simulant numériquement non seulement le champ local plasmonique mais aussi son couplage avec le moment dipolaire des transitions excitoniques. Pour compléter l'exploration des propriétés optiques du système MoSe2@Au, je me suis intéressée à la diffusion Raman dans des conditions d'excitation résonante et non-résonante de la transition hybride plasmon-exciton. L'idée principale étant que la résonance plasmonique apporte une exaltation de la diffusion Raman par effet SERS (Surface Enhanced Raman Scattering) tandis que les transitions excitoniques contribuent par l'effet Raman résonnant. Cette combinaison des résonances plasmonique et excitonique conduit à un effet SERS résonant. J'ai ainsi pu distinguer les contributions relatives de ces deux résonances, notamment grâce à l'imagerie confocale de la diffusion Raman. J'ai également montré que, dans ces conditions d'excitation résonnante de la transition plasmon-exciton, un phénomène d'hyperthermie a lieu. la modélisation par simulation numérique du champ proche optique et de la diffusion Raman a été utile pour comprendre les principaux facteurs limitatifs de l'exaltation Raman. Ensuite, la couche de MoSe2 a été utilisée comme substrat de nanoparticules d'Au. Les mesures de photoluminescence ont révélé une extinction quasi-totale de l'émission de la photoluminescence. Afin d'expliquer ce phénomène, deux possibilités ont été discutés : (i) le passage de la structure de bande électronique de la couche de TMD d'un semiconducteur à gap direct à indirect à cause de la contrainte imposée par les nanoparticules d'Au (ii) le désordre structural dû au dépôt des nanoparticules d'Au (iii) le transfert des porteurs photo- générés du semiconducteur vers le métal. Grâce aux mesures Raman, et à l'émission radiative des nanoparticules d'Au, j'ai mis en évidence un phénomène de transfert de charges entre le semi conducteur et le métal. Pour compléter les interprétations proposées, j'ai mené une étude comparative avec les propriétés optiques de couche de TMD couvertes \nolinebreak de silice. Ce travail de thèse a été mené au sein du groupe NeO du CEMES et dans le cadre d'une collaboration avec le groupe du Professeur Jun Lou de l'université de Rice à Houston.

Optique non linéaire quadratique et cubique des nanoparticules d'or uniques

Author : Emeric Bergmann
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Book Synopsis Optique non linéaire quadratique et cubique des nanoparticules d'or uniques by : Emeric Bergmann

Download or read book Optique non linéaire quadratique et cubique des nanoparticules d'or uniques written by Emeric Bergmann and published by . This book was released on 2015 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Le manuscrit présente une étude de la réponse optique non linéaire quadratique et cubique de nano-structures métalliques d'or déposées sur substrat. Le travail s'inscrit plus généralement dans le domaine de la plasmonique non linéaire et vise à mieux comprendre l'interaction entre les nanostructures et la lumière, dans un régime d'intensités incidentes fortes, lorsque la réponse n'est plus linéaire. Les exaltations des champs électromagnétiques locaux dans ces structures par les résonances de plasmon de surface, excitations collectives des électrons de conduction, favorisent en effet considérablement ces processus. Dans le cadre de la réponse quadratique, l'étude a essentiellement porté sur le processus appelé génération de second harmonique (SHG, acronyme pour Second Harmonic Generation) par lequel deux photons incidents à la fréquence fondamentale sont convertis en un photon à la fréquence harmonique double. Ce processus est fortement dépendant de la morphologie des nanostructures métalliques. Pour la réponse cubique, l'étude a porté sur les effets Kerr optiques qui décrivent la variation de l'indice optique des nanostructures avec l'intensité de l'onde incidente. Une attention toute particulière a été donnée aux conditions géométriques d'éclairement effectué avec une grande ouverture numérique. Le champ électromagnétique incident ne doit en effet plus être considéré dans l'approximation paraxiale.

Spectroscopie non-linéaire femtoseconde de molécules adsorbées et dynamique de l'interaction adsorbat-substrat

Author : Frédéric Fournier
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Book Synopsis Spectroscopie non-linéaire femtoseconde de molécules adsorbées et dynamique de l'interaction adsorbat-substrat by : Frédéric Fournier

Download or read book Spectroscopie non-linéaire femtoseconde de molécules adsorbées et dynamique de l'interaction adsorbat-substrat written by Frédéric Fournier and published by . This book was released on 2003 with total page 225 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Cette thèse présente un nouveau montage de génération de somme de fréquences (SFG) en régime femtoseconde pour sonder les propriétés de molécules adsorbées. La possibilité d'enregistrer des spectres sur une large gamme spectrale sans balayage de la longueur d'onde IR, nous a permis d'appliquer une approche d'état stationnaire à la photodésorption de CO/Pt(111) et ainsi de mesurer une très forte variation de l'efficacité de photodésorption en fonction du taux de couverture en CO. Cet effet suggère qu'il existe un phénomène collectif entre CO ou une voie de relaxation efficace à faible taux de couverture. Une expérience pompe-sonde a mis en évidence les transferts d'énergie des électrons photoexcités dans le platine vers différents modes de vibration de CO dans les conditions de photodésorption et suggère que la rotation frustrée est le mode basse fréquence le plus impliqué dans la photodésorption. Une étude préliminaire de la surface de la glace et de la coadsorption de D2O avec CH3Cl est également présentée: les résultats obtenus lors de l'adsorption de glace indiquent une croissance ordonnée de la couche sur platine. L'adsorption avec CH3Cl provoque la perte du signal SFG du groupement méthyle. Nous excluons l'hypothèse d'une rupture de la liaison CH3-Cl et concluons que CH3Cl est encagé et désorganisé par les molécules d'eau. L'anisotropie de la SFG est exploitée pour étudier l'orientation et l'organisation de molécules auto-assemblées sur Au(111). Nous avons obtenu des informations détaillées sur l'orientation de deux isomères d'une molécule originale et nous avons développé un modèle qui permet de calculer le spectre SFG d'une chaîne alkyle pour n'importe quelle conformation. Ces résultats montrent le potentiel de la SFG femtoseconde dans l'étude de problèmes diverses concerant l'interaction molécule-surface. Les perspectives de ce travail sont la dynamique et la réactivité sur des nanoparticules, et l'étude de la surface de la glace en conditions atmosphèriques.

Hybrid surface plasmon modes in metallic nanostructures

Author : Mitradeep Sarkar
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Book Synopsis Hybrid surface plasmon modes in metallic nanostructures by : Mitradeep Sarkar

Download or read book Hybrid surface plasmon modes in metallic nanostructures written by Mitradeep Sarkar and published by . This book was released on 2015 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Les Plasmons de surface à l'interface d'un métal et d'un diélectrique sont des oscillations collectives des électrons libres. Pour une interface plane, les plasmons se manifestent comme des champs électromagnétiques évanescents, confinée à quelques centaines de nanomètres de la surface métallique et se propagent le long de l'interface. Ce mode plasmonique, appelé plasmon propagatif de surface (PSP), est un mode fondamental. D'autres modes fondamentaux, non-propagatifs, sont appelé plasmons localisés (LSP) et apparaissent dans les nano-particules métalliques. Dans ce travail, nous avons calculé analytiquement la polarisabilité de géométries métalliques complexes et les résultats obtenus permettent d'expliquer les conditions de résonance des différents modes plasmoniques.Parmi les divers modes plasmoniques, plusieurs modes fondamentaux ont été étudiés en détail et décrits par une formulation analytique. Tout d'abord, dans un réseau binaire de lignes métalliques, des plasmons propagatifs confinés par la dimension finie des lignes sont générés. Ce mode plasmonique est appelé plasmons propagatifs confinée (CPP). D'autre part, dans des réseaux périodiques de nano-particules métalliques, déposées sur un film métallique, des modes de Bragg (BM) sont excités par la diffraction des PSP. De plus, dans de telles structures, un couplage harmonique entre les LSP des nano-particules et le PSP du film métallique sous-jacent se traduit par l'apparition d'un mode hybride (HLP). Les caractéristiques de ce mode hybride pour un réseau de nano-cylindres métalliques sur un film métallique sont présentées en détails, en particulier son intérêt en bio-détection.L'effet du milieu diélectrique environnant sur les modes plasmoniques est utilisé dans les détecteurs basés sur la résonance des plasmons de surface (SPR). Ces systèmes mesurent le décalage de la résonance d'un mode plasmonique, qui est fonction de l'indice de réfraction du milieu diélectrique. L'un des buts de ce travail est d'optimiser les détecteurs SPR pour des expériences typiques sondes - cibles où les molécules sonde sont greffées à la surface du capteur. Nous avons montré que par une fonctionnalisation sélective de la surface métallique, une amélioration de la performance de détection peut être obtenue en terme de quantité de molécules cibles détectable. L'amélioration de champ proche joue aussi un rôle majeur dans les techniques de diffusion Raman exaltée de surface (SERS). La présence de certains des modes plasmoniques étudiés dans les substrats nano-structurés permet d'augmenter significativement l'intensité du signal SERS.Pour réaliser ce travail, des méthodes numériques adaptées à la géométrie particulière des structures étudiées ont été développés pour calculer les distributions des champs proches et lointains dans ces structures. Les caractéristiques de ces modes plasmoniques ont été mesurés expérimentalement et leurs performances en détection SPR ont été démontrées en utilisant une configuration basée sur une interrogation angulo-spectrale en configuration de Kretschmann. Des expériences de SERS ont également été réalisées en collaboration avec le CSPBAT à Paris 13. Les différentes structures ont été fabriquées par lithographie électronique à l'IEF à Paris 11. Les résultats expérimentaux concordent avec les résultats numériques et analytiques.Cette description détaillée des modes plasmoniques offre une compréhension plus complète du phénomène de résonance des plasmons de surface dans les nanostructures métalliques et permet d'optimiser les structures selon l'application souhaitée. Le modèle présenté dans ce travail est relativement général et peut être utilisé pour décrire les propriétés électromagnétiques de différentes géométries et configurations expérimentales. De la représentation complète des modes plasmoniques, différents aspects des interactions photons-plasmons peuvent ainsi être étudiés.

ETUDE FEMTOSECONDE DE LA DYNAMIQUE ELECTRONIQUE ET VIBRATIONNELLE DANS DES NANOPARTICULES METALLIQUES

Author : Christophe Voisin
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Book Synopsis ETUDE FEMTOSECONDE DE LA DYNAMIQUE ELECTRONIQUE ET VIBRATIONNELLE DANS DES NANOPARTICULES METALLIQUES by : Christophe Voisin

Download or read book ETUDE FEMTOSECONDE DE LA DYNAMIQUE ELECTRONIQUE ET VIBRATIONNELLE DANS DES NANOPARTICULES METALLIQUES written by Christophe Voisin and published by . This book was released on 2001 with total page 219 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: NOUS AVONS REALISE UNE ETUDE SELECTIVE DES PROCESSUS DE RELAXATION ELECTRONIQUE DANS DES METAUX NOBLES MASSIFS (FILMS) ET CONFINES (NANOPARTICULES DANS DIFFERENTES MATRICES) PAR DES TECHNIQUES POMPE/SONDE FEMTOSECONDE BASEES SUR UN OSCILLATEUR TITANE-SAPHIR. CELUI-CI, FABRIQUE AU LABORATOIRE, DELIVRE DES IMPULSIONS DE 20 FS ENVIRON ET EST ACCORDABLE ENTRE 820 ET 1080 NM. LA DYNAMIQUE DE THERMALISATION INTERNE DU GAZ D'ELECTRONS A ETE SUIVIE EN UTILISANT UNE SONDE AU SEUIL DES TRANSITIONS INTERBANDES ; ELLE SE DEROULE EN 350 FS ENVIRON POUR L'ARGENT MASSIF (500 FS POUR L'OR). CE TEMPS EST FORTEMENT REDUIT POUR DES PARTICULES DE RAYON INFERIEUR A 5 NM, CE QUI S'EXPLIQUE PAR L'AUGMENTATION DES INTERACTIONS ENTRE ELECTRONS DUE A LA REDUCTION DE L'ECRANTAGE COULOMBIEN AU VOISINAGE DES SURFACES. DES SIMULATIONS NUMERIQUES DE L'EVOLUTION DE LA DISTRIBUTION ELECTRONIQUE ONT ETE REALISEES PAR RESOLUTION DE L'EQUATION DE BOLTZMANN ET COMPAREES AUX EXPERIENCES. L'UTILISATION D'UNE SONDE HORS RESONANCE NOUS A PERMIS D'ETUDIER INDEPENDAMMENT LA DYNAMIQUE DE THERMALISATION EXTERNE (INTERACTIONS ELECTRONS-PHONONS) DONT LE TEMPS CARACTERISTIQUE EST DE 850 FS DANS L'ARGENT MASSIF (1 PS POUR L'OR). A NOUVEAU, UNE FORTE REDUCTION DE CETTE VALEUR EST OBSERVEE POUR LES FAIBLES RAYONS. CET EFFET EST INDEPENDANT DE L'ENVIRONNEMENT OU DE LA TECHNIQUE DE CROISSANCE DES PARTICULES, AINSI QUE DE LA PERTURBATION APPLIQUEE, SI CELLE-CI RESTE DANS LE DOMAINE DES FAIBLES PERTURBATIONS. SUR DES TEMPS LONGS (10 PS ENVIRON), NOUS AVONS OBSERVE UNE MODULATION DE LA TRANSMISSION AU VOISINAGE DE LA RESONANCE PLASMON DE SURFACE, DUE A L'EXCITATION EN PHASE DANS TOUTES LES PARTICULES ILLUMINEES, DU MODE RADIAL FONDAMENTAL DE VIBRATION. CES TECHNIQUES RESOLUES EN TEMPS NOUS ONT PERMIS DE DETERMINER PRECISEMENT L'AMORTISSEMENT DE CES OSCILLATIONS ET SA DEPENDANCE EN FONCTION DE L'ENVIRONNEMENT ET DE LA QUALITE DU COUPLAGE MECANIQUE PARTICULE/MATRICE QUI A ETE MODIFIE PAR DES TECHNIQUES HAUTES PRESSIONS.

Excitation électrique locale de nanostructures plasmoniques par la pointe d'un microscope à effet tunnel

Author : Benoit Rogez
Publisher :
ISBN 13 :
Total Pages : 0 pages
Book Rating : 4.:/5 (94 download)

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Book Synopsis Excitation électrique locale de nanostructures plasmoniques par la pointe d'un microscope à effet tunnel by : Benoit Rogez

Download or read book Excitation électrique locale de nanostructures plasmoniques par la pointe d'un microscope à effet tunnel written by Benoit Rogez and published by . This book was released on 2014 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Nous utilisons un microscope à effet tunnel (STM) associé à un microscope optique inversé pour l'excitation et la détection des plasmons de surface propagatifs et/ou localisés. L'excitation de ces plasmons est assurée par passage d'un courant tunnel inélastique entre la pointe du STM et la surface d'un film métallique mince (épaisseur de 50 nm) d'or ou d'argent déposé sur une lamelle de verre. Les fuites radiatives des plasmons de surface propagatifs et la lumière émise par les plasmons localisés dans le substrat de verre sont collectées par un microscope optique via un objectif à immersion. Il est alors possible de déterminer à la distribution spatiale et angulaire des émissions issues de ces plasmons de surface excités par STM, ainsi qu'à leur distribution en longueurs d'onde. Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés au fonctionnement et à l'émission de lumière sous la pointe d'un microscope à effet tunnel fonctionnant à l'air. Nous montrons que la présence d'eau adsorbée au sein de la jonction tunnel, associée à la boucle d'asservissement du STM induit un mode de fonctionnement oscillant et périodique du STM sans lequel il serait difficile d'exciter les plasmons de surface. Ensuite, nous avons montré qu'il est possible de contrôler la directivité des plasmons de surface propagatifs excités par STM en excitant localement un nanofil d'or déposé sur le film d'or. L'étude détaillée de cette directivité nous a permis de démontrer que, contrairement au cas du nanofil d'or déposé sur verre, un nanofil d'or déposé sur film d'or ne se comporte pas comme un résonateur Fabry Pérot. Nous avons proposé un modèle simple dans lequel le nanofil est assimilé à un réseau linéaire d'antennes. Ce modèle permet de rendre compte des structurations spectrales et spatiales des plasmons de surface sur le film d'or résultant de l'ajout du nanofil d'or. Puis, nous avons étudié le couplage entre des nanofibres organiques fluorescentes (structures excitoniques) et les plasmons de surface propagatifs d'un film métallique d'or ou d'argent sur lequel ces nanofibres sont déposées. Nous avons ainsi montré que (i) la fluorescence de la nanofibre peut exciter des plasmons de surface à la surface du film d'or, (ii) la nanofibre organique agit comme un guide d'onde plasmonique et (iii) qu'il est possible d'injecter des plasmons de surface propagatifs du film excités par STM dans ces modes guidés par la nanofibre. D'autre part, en étudiant la figure d'interférences dans le plan de Fourier, nous avons pu confirmer que l'émission du dipôle sous la pointe STM et les plasmons de surface propagatifs excités par STM sont cohérents, donc issus du même événement tunnel. Enfin, nous discutons les effets du couplage entre des nanocristaux semiconducteurs (quantum dots) individuels et un monofeuillet de graphène. Nous montrons que la présence du graphène réduit d'un facteur ~10 la durée de vie de l'état excité des quantum dots déposés sur graphène par rapport aux quantum dots déposés sur verre. Pour les quantum dots déposés sur graphène, il résulte de cette réduction de la durée de vie de l'état excité, une baisse de l'intensité de fluorescence et une réduction du phénomène de scintillement avec un temps de résidence dans un état brillant globalement plus long que pour les quantum dots déposés sur verre. Les différents résultats obtenus au cours de cette thèse permettent de mieux comprendre l'excitation de plasmons de surface avec un microscope à effet tunnel, le couplage entre nanostructures plasmoniques et le couplage entre une structure plasmonique et une nanostructure excitonique. Ils ouvrent des perspectives intéressantes pour le développement de nanodispositifs hybrides plus complexes liants plasmons et excitons et contrôlés électriquement.

Spectroscopie linéaire et ultra-rapide de nanoparticules métalliques

Author : Vincent Juvé
Publisher :
ISBN 13 :
Total Pages : 0 pages
Book Rating : 4.:/5 (872 download)

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Book Synopsis Spectroscopie linéaire et ultra-rapide de nanoparticules métalliques by : Vincent Juvé

Download or read book Spectroscopie linéaire et ultra-rapide de nanoparticules métalliques written by Vincent Juvé and published by . This book was released on 2011 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: En passant de l'état massif à la nanoparticule les matériaux métalliques voient certaines de leurs caractéristiques modifiées de manière notable comme par exemple les propriétés optiques avec l'apparition d'une résonance dans le spectre optique, la Résonance Plasmon de Surface Localisée (RPSL) responsable du changement de couleur des nanoparticules métalliques. Les propriétés vibrationnelles et thermiques de nanoparticules métalliques ont été étudiées à l'aide d'une technique de Spectroscopie Femtoseconde. Nous avons montré qu'il était possible d'exciter et de détecter optiquement des fréquences de vibrations mécaniques dans le domaine térahertz pour des nanoparticules de platine composées de moins de cent atomes. D'autre part l'augmentation des effets dus aux interfaces a été mis en évidence sur les propriétés thermiques de nanoparticules d'or et d'argent. La résistance thermique à l'interface, résistance de Kapitza, voit son rôle augmenter lors du transfert thermique à l'échelle nanométrique. Une corrélation entre les valeurs mesurées et les impédances acoustiques des matériaux composants les interfaces a été mise en évidence. Nous avons aussi montré qu'elle augmente quand la température diminue de 300K à 70K. Les propriétés optiques de nanoparticules non sphériques ont été étudiées à l'aide de la Spectroscopie à Modulation Spatiale. Cette technique a permis de repérer puis de caractériser des nano-bâtonnets d'or individuels. Nous avons montré que la largeur spectrale de la RPSL est fortement dépendante de la géométrie des nanoparticules (diamètre et longueur). Cette double dépendance n'est pas prédite par les modèles classiques ou quantique existants.

Etude de nanoparticules métalliques par Diffusion Raman Exaltée de Surface et champ proche optique

Author : Laurent Billot
Publisher :
ISBN 13 :
Total Pages : 161 pages
Book Rating : 4.:/5 (494 download)

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Book Synopsis Etude de nanoparticules métalliques par Diffusion Raman Exaltée de Surface et champ proche optique by : Laurent Billot

Download or read book Etude de nanoparticules métalliques par Diffusion Raman Exaltée de Surface et champ proche optique written by Laurent Billot and published by . This book was released on 2005 with total page 161 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Le but de cette thèse est d’étudier des nanoparticules d’or par spectroscopie d’extinction, diffusion Raman exaltée de surface (DRES) et champ proche optique. Les mesures d’extinction sur ces particules fabriquées par lithographie électronique ont permis de mettre en évidence l’effet de la forme des particules sur la position de la résonance plasmon. Nous avons également pu mettre en évidence l’existence de modes multipolaires pour des nanoparticules de forme allongée. L’efficacité DRES de ces nanoparticules a été étudiée en déposant différents types de molécules (BPE, rhodamine 6G et acide benzoïque). La dépendance de l’exaltation Raman en fonction de la longueur des nanoparticules a été clairement démontrée et un maximum d’exaltation a été observé pour une longueur spécifique. Pour de tels réseaux de particules, nous avons également montré que l’efficacité DRES des modes multipolaires de plasmon de surface localisés était plus importante que l’exaltation observée pour l’ordre dipolaire. Nous avons également étudié ces nanoparticules métalliques par microscopie optique en champ proche. Lors du fonctionnement du microscope à force atomique (AFM) en mode tapping, nous avons observé la présence d’artefacts d’amplitude corrélés au signal d’erreur dû aux variations de l’amplitude de vibrations de la pointe. Celui-ci se produit pour un mauvais alignement du faisceau d’illumination sur la pointe. Cet artefact peu engendrer la formation d’images optiques n’ayant aucune réalité physique (champ proche). Pour finir nous présentons les premiers résultats sur un nouveau type de pointes appliquées au Raman en champ proche

Étude statique et dynamique par réflectance linéaire et génération de second harmonique de films de molécules et de nanoparticules métalliques à l'interface air-eau

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Author : Gaëlle Gassin-Martin
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ISBN 13 :
Total Pages : 265 pages
Book Rating : 4.:/5 (493 download)

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Book Synopsis Étude statique et dynamique par réflectance linéaire et génération de second harmonique de films de molécules et de nanoparticules métalliques à l'interface air-eau by : Gaëlle Gassin-Martin

Download or read book Étude statique et dynamique par réflectance linéaire et génération de second harmonique de films de molécules et de nanoparticules métalliques à l'interface air-eau written by Gaëlle Gassin-Martin and published by . This book was released on 2007 with total page 265 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: La réponse optique linéaire et non linéaire d’assemblages moléculaires et de nano particules métalliques bidimensionnels a été déterminée. Dans un premier temps, l’étude a porté sur des films moléculaires de DiA, un composé amphiphile ayant une forte réponse non linéaire. La conclusion marquante de cette partie est la mise en évidence par des mesures de génération de second harmonique de l’apparition de la chiralité dans les agrégats moléculaires initialement non chiraux à très forte compression. Dans la seconde partie, l'étude optique linéaire et non linéaire des films de particules métalliques d’or et d’argent révèle la présence d'agrégats dont la taille et la mobilité dépendent de la densité moyenne de particules en surface. L'observation de fortes fluctuations de l’intensité mesurée lors de la compression a nécessité la mise en œuvre d’une approche dynamique de ces mesures mettant en évidence les mécanismes à l’œuvre dans ces films et les temps caractéristiques associés

Propriétés optiques de nanoparticules metalliques aux échelles sous-longueur d’onde

Author : Jaysen Nelayah
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ISBN 13 :
Total Pages : 174 pages
Book Rating : 4.:/5 (495 download)

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Book Synopsis Propriétés optiques de nanoparticules metalliques aux échelles sous-longueur d’onde by : Jaysen Nelayah

Download or read book Propriétés optiques de nanoparticules metalliques aux échelles sous-longueur d’onde written by Jaysen Nelayah and published by . This book was released on 2007 with total page 174 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: D’un point de vue fondamental ainsi que d’éventuelles applications futures, la compréhension des propriétés optiques remarquables de nanoparticules métalliques à une échelle très locales est cruciale. Dans ce mémoire, nous avons montré, au sein de divers nanosystèmes métalliques, la possibilité de cartographier aux échelles sous-longueur d’onde les variations spatiales des champs électromagnétiques associés aux résonances plasmons de surface dans le domaine du visible. Ceci a été rendu possible en combinant l’amélioration de la résolution spectrale apportée durant la présente thèse à la spectroscopie de perte d’énergie des électrons (EELS) dans le domaine des pertes proches et la résolution nanométrique disponible dans le contexte d’un microscope électronique en transmission à balayage. Les expériences menées sur des nanoprismes d’argent triangulaires, des nanodécaèdres d’or et des dimères de nanoprismes d’argent triangulaires nous ont, en particulier, permis d’étudier la corrélation entre la cartographie des modes plasmons de surface et la directions d’excitation, la symétrie et les formes des nanoparticules. Par ailleurs, en nous appuyant sur le lien établit récemment entre les signaux EELS dans le domaine des pertes proches et la densité locale d’états photoniques (quantité universelle qui est analogue à la densité locale d’états électroniques telle que mesurée en microscopie tunnel), nous avons pu calculer analytiquement et simuler la réponse EELS d’une molécules en présence d’un plan métallique et ainsi, vérifier la faisabilité de la spectroscopie EELS d’une molécule unique

ONDES DE SURFACE

Author : YOUSSEF.. EL FIDALI
Publisher :
ISBN 13 :
Total Pages : 144 pages
Book Rating : 4.:/5 (49 download)

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Book Synopsis ONDES DE SURFACE by : YOUSSEF.. EL FIDALI

Download or read book ONDES DE SURFACE written by YOUSSEF.. EL FIDALI and published by . This book was released on 1996 with total page 144 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: CET OUVRAGE, CONSACRE A L'APPLICATION DES ONDES ELECTROMAGNETIQUES DE SURFACE A L'ETUDE DES PROPRIETES OPTIQUES DES NANOPARTICULES METALLIQUES (PB, SN), COMPORTE DEUX VOLETS: - LE PROBLEME THEORIQUE DE LA CONDITION DE COUPLAGE DE L'ONDE ELECTROMAGNETIQUE AVEC LES OSCILLATIONS DES PLASMONS DE SURFACE A ETE REPRIS EN ETABLISSANT UN LIEN ENTRE DES PROPRIETES D'ORDRE PHYSIQUE: RESONANCE ET MATHEMATIQUE: MINIMUM DU FACTEUR DE REFLEXION. NOUS AVONS OBTENU UNE RELATION ANALYTIQUE, ANALOGUE A LA RELATION DE DISPERSION, QUI TIENT COMPTE UNIQUEMENT DE LA PROPAGATION DES ONDES DE SURFACE. NOTRE FORMALISME CONSTITUE UNE EXTENSION DES TRAVAUX DEJA PUBLIES SUR LA THEORIE DES ONDES DE SURFACE. - LA REALISATION D'UN MONTAGE EXPERIMENTAL CAPABLE DE FONCTIONNER SOUS VIDE ET A TEMPERATURE VARIABLE. LA METHODE DE DETECTION DES PLASMONS DE SURFACE EST LA REFLEXION TOTALE ATTENUEE. LA COMBINAISON REFLECTIVITE-TRANSITION DE PHASE SOLIDE-LIQUIDE DES NANOPARTICULES METALLIQUES NOUS A PERMIS DE METTRE EN EVIDENCE CERTAINES PROPRIETES: * LE CHANGEMENT D'ETAT SOLIDE-LIQUIDE SUBSISTE POUR DES PARTICULES DE RAYON MOYEN 2 NM. * LE DECALAGE VERS LE BLEU DES BANDES D'ABSORPTION DES PARTICULES LORSQUE LEUR TAILLE DECROIT. * L'INTERACTION ENTRE LES CHARGES A LA SURFACE DE LA COUCHE METALLIQUE SUPPORT DES ONDES DE SURFACE ET LES CHARGES LOCALISEES SUR LES PETITES PARTICULES SE TRADUISANT EXPERIMENTALEMENT PAR UN ECRANTAGE DE LA TRANSITION SOLIDE-LIQUIDE. NOUS AVONS INTERPRETE CET EFFET INATTENDU PAR UN EFFET TUNNEL QUI EST D'AUTANT PLUS IMPORTANT QUE LES PARTICULES SONT PROCHES DE LA COUCHE METALLIQUE