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ENS Cachan - Laboratoire de photonique quantique et moléculaire

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Recherche - Valorisation

Nano-imagerie et Nano-fabrication

Composants et technologies pour la photonique

Nous avons développé une technique de fabrication originale qui consiste à utiliser un faisceau laser continu à faible puissance pour créer des motifs à l'échelle sub-micrométrique à trois-dimension (3D). Jusqu'à ce jour, cela semble impossible avec la méthode d'absorption à un photon. Cependant, nous avons démontré théoriquement et expérimentalement qu'en utilisant un matériau qui présente une absorption linéaire ultra-faible à la longueur d'onde du laser utilisé, on peut adresser optiquement un objet en 3D (imagerie et fabrication). La technique de fabrication utilisant l'absorption ultra-faible, dite LOPA-DLW (Low one-photon absorption (LOPA) based direct laser writing (DLW)), permet d'obtenir des résultats similaires à ceux obtenus par la méthode d'absorption à deux photons. La figure 1(a,b) représente le principe de cette technique et un exemple de structures fabriquées.

De plus, nous avons récemment démontré que le LOPA-DLW permettrait d'incorporer à la demande une seule nanoparticule d'or dans une structure photonique, comme le montre la figure 1(c,d). D'une manière générale, cette technique pourra être utilisée pour réaliser des structures photoniques 2D et 3D submicrométriques contenant une seule nanoparticule de n'importe quelle nature, qui pourront être très intéressantes pour de nombreuses applications.

LOPA DLW

Figure 1: (a) Schéma expérimental de la méthode d'écriture directe par laser par absorption ultra-faible à un-photon (LOPA). (b) Image MEB d'un cristal photonique, type woodpile, élaboré par l'écriture directe par LOPA. (c) Structure hexagonale en SU8 contenant une seule nanoparticule d'or dans la sphère au centre. (d) Topographie de la luminescence au centre de la structure hybride montrant le couplage fluorescent/photonique.

Références

  1. Thi Huong Au, Duc Thien Trinh, Quang Cong Tong, Danh Bich Do, Dang Phu Nguyen, Manh-Huong Phan, Ngoc Diep Lai, Direct Laser Writing of Magneto-Photonic Sub-Microstructures for Prospective Applications in Biomedical Engineering, Nanomaterials 7(5), 105 (2017).
  2. Quang Cong Tong, Mai Hoang Luong, Thi Mo Tran, Jacqueline Remmel, Minh Thanh Do, Duy Manh Kieu, Rasta Ghasemi, Duc Tho Nguyen, Ngoc Diep Lai, Realization of Desired Plasmonic Structures via a Direct Laser Writing Technique, Journal of Electronic Materials 46, 3695 (2017).
  3. Dam Thuy Trang Nguyen, Thi Huong Au, Quang Cong Tong, Mai Hoang Luong, Aurelien Pelissier, Kevin Montes, Hoang Minh Ngo, Minh Thanh Do, Danh Bich Do, Duc Thien Trinh, Thanh Huong Nguyen, Bruno Palpant, Chia Chen Hsu, Isabelle Ledoux-Rak, Ngoc Diep Lai, Coupling of a single active nanoparticle to a polymer-based photonic structure, Journal of Science: Advanced Materials and Devices 1, 18-30 (2016).
  4. Dam Thuy Trang Nguyen, Quang Cong Tong, Isabelle Ledoux-Rak, and Ngoc Diep Lai, One-step fabrication of submicrostructures by low one-photon absorption direct laser writing technique with local thermal effect, J. Appl. Phys. 119, 013101 (2016).
  5. Quang Cong Tong, Dam Thuy Trang Nguyen, Minh Thanh Do, Mai Hoang Luong, Bernard Journet, Isabelle Ledoux-Rak, and Ngoc Diep Lai, Direct laser writing of polymeric nanostructures via optically induced local thermal effect, Appl. Phys. Lett. 108, 183104 (2016).
  6. Mai Trang Do, Dam Thuy Trang Nguyen, Hoang Minh Ngo, Isabelle Ledoux-Rak, and Ngoc Diep Lai, Controlled coupling of a single nanoparticle in polymeric microstructure by low one-photon absorptionbased direct laser writing technique, Nanotechnology 26, 105301 (2015).
  7. Qinggele Li, Isabelle Ledoux-Rak, and Ngoc Diep Lai, Influence of incident beam polarization on intensity and polarization distributions of tight focusing spot, Adv. Device Mater. 1, 4-10 (2015).
  8. Qinggele Li, Mai Trang Do, Isabelle Ledoux-Rak, and Ngoc Diep Lai, Concept for three-dimensional optical addressing by ultralow one-photon absorption method, Opt. Lett. 38, 4640-4643 (2013).
  9. Mai Trang Do, Thi Thanh Ngan Nguyen, Qinggele Li, Henri Benisty, Isabelle Ledoux-Rak, and Ngoc Diep Lai, Submicrometer 3D structures fabrication enabled by one-photon absorption direct laser writing, Opt. Express 21, 20964-20973 (2013).
  10. Ngoc Diep Lai, O. Faklaris, D. Zheng, V. Jacques, H.-C. Chang, J.-F. Roch, F. Treussart, Quenching nitrogen-vacancy center photoluminescence with infrared pulsed laser, New J. Phys. 15, 033030 (2013).
  11. Ngoc Diep Lai, D. Zheng, F. Treussart, J.-F. Roch, Optical determination and magnetic manipulation of single nitrogen-vacancy color center in diamond nanocrystal, Adv. Nat. Sci.: Nanosci. Nanotechnol. 1, 015004 (2010).


Membres impliqués

Ngoc-Diep Lai (MdC, HDR)
Dam Thuy Trang Nguyen (doctorante)
Au Thi Huong (doctorante)
Tong Quang Cong (doctorant)
Do Mai Trang (doctorant)
Qinggele Li (doctorant)

Luong Mai Hoang (M2)
Tran Thi Mo (M1)
Kieu Duy Manh (M2)

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