Propriétés plasmoniques des nanoparticules métalliques : au-delà de la résonance dipolaire

Last decades the interest in metallic nanoparticles increased enormously due to their optical tremendous properties. These properties refer to the localized surface plasmon resonances, which are characteristic for metallic nanoparticles of smaller sizes than the illumination wavelength. These resonances are directly linked to the oscillation of the conduction electrons of the metal and lead to a strong electromagnetic near-field localized at the nanoparticle surface. The plasmonic nanoparticles are successfully used in various application such as bio-chemical sensing, lasing, color generation, surface enhanced spectroscopies, photo-thermal therapy of cancer and etc.. Mostly, the applications are based on a single plasmonic resonance (mode) called dipolar. These modes are sensitive to many internal and external factors. In this thesis, we deeply study the factors, which may act on the spectral position of these modes. Moreover, we introduce the experimental set-ups influence on the recorded optical spectra. Besides the dipolar mode, a plasmonic nanostructure may exhibit many other modes which can be potentially used in applications. We investigate the excitation and the revealing mechanisms of so-called “hidden” plasmonic modes. In the final stage of the study we used the multi-resonant properties of a gold nanocylinder to demonstrate the enhancement of the quantum dots fluorescence by a doubly resonant plasmonic effect. This approach has a strong potential to be used in the solar energy applications.Ces dernières années, l’intérêt pour les nanoparticules métalliques a grandement augmenté du fait de la spécificité de leurs propriétés optiques. Ces propriétés se réfèrent aux résonances de plasmon de surface localisées pour les nanoparticules métalliques dont la taille est plus petite que la longueur d’onde d’illumination. Ces résonances sont directement liées à l’oscillation des électrons de conduction du métal et mènent à un champ proche électromagnétique fort localisé à la surface de la nanoparticule. Les nanoparticules métalliques sont utilisées dans des applications variées, telles que la détection biochimique, les lasers, la génération de couleurs, la spectroscopie exaltée de surface, la thérapie photo thermique du cancer, etc. Le plus souvent, les applications sont basées sur des facteurs externes. Dans cette thèse, nous étudions en profondeur les facteurs qui peuvent affecter la position spectrale de ces modes. De plus, nous parlerons de l’influence du montage expérimental sur les spectres optiques enregistrés. Outre le mode dipolaire, une nanostructure plasmonique peut montrer plusieurs autres modes qui peuvent être potentiellement utilisés pour des applications. Nous étudierons l’excitation et les mécanismes révélant les modes plasmoniques « cachés ». Dans la dernière étape de cette étude, nous utiliserons les propriétés multi-résonantes d’un nanocylindre d’or pour démontrer l’exaltation de fluorescence de boîtes quantiques par un effet plasmonique résonant double. Cette approche possède un grand potentiel pour être utilisée dans des applications d’énergie solaire