Salle de Conférences du Laboratoire de Spectrométrie Physique, Domaine Universitaire de Grenoble – Saint Martin d’Hères : voir http://www-lsp.ujf-grenoble.fr/ pour accès.
Jury: Christian GIRARD (DR CNRS, Toulouse) : Rapporteur
Serge HUANT (DR CNRS, Grenoble) : Co-directeur de thèse
Khaled KARRAI (Professeur, Université de Munich)
Michel ORRIT (Professeur, Université de Leiden) : Rapporteur
Marcel VALLADE (Professeur, Université de Grenoble)
Jörg WOEHL (Maître de
Conférences, Université de Grenoble) : Co-directeur de thèse
LE CHAMP PROCHE OPTIQUE ET LA DETECTION DE NANO-OBJETS MOLECULAIRES INDIVIDUELS
En microscopie à champ proche optique dite ``à ouverture’’ la lumière est confinée dans une ouverture de diamètre de l’ordre de 100 nm située en bout d’une fibre optique étirée et métallisée qui fait office de sonde excitatrice locale. Cette microscopie de proximité se caractérise essentiellement par l’utilisation des propriétés non propagatives de la lumière transmise par l’ouverture. Après un rappel des principes de bases de l’optique en champ proche et une description du fonctionnement du microscope utilisé dans ce travail, nous développons une étude théorique et analytique des profils d ‘émission en champ lointain de la pointe qui permet de justifier les propriétés observées expérimentalement dans ses caractérisations goniométriques. Ensuite, nous présentons un ensemble de résultats expérimentaux concernant l’étude de nano-objets fluorescents susceptibles d’améliorer notre compréhension des propriétés électromagnétiques locales du champ proche de la pointe. Cette étude se termine par une discussion théorique sur la validité des modèles communément admis pour le champ proche (modèle de Bouwkamp) et par une présentation des premiers résultats de détection de molécules uniques obtenus à l’aide de ce microscope.
THE
OPTICAL NEAR-FIELD AND THE DETECTION OF
INDIVIDUAL MOLECULAR NANO-OBJECTS
In the
aperture-type near-field optical microscopy, the light is confined by an
aperture on the order of 100 nm at the end of a tapered and metal-coated
optical fiber serving as a local excitation probe. This near-field
microscopy is essentially characterized
by the non-propagating properties of
the light transmitted through the aperture. After reviewing the basic
principles of near-field optics and describing the functioning of the
microscope used in this work, we
develop a theoretical and analytical
expression of the far-field emission
profile of the tip which allow us to justify
the experimentally observed
properties with respect to the goniometric characterizations. We then present
different experimental results concerning the observation of fluorescent
nano-objects which could lead to a better
understanding of the local electromagnetic properties of the tip’s
near-field. This work ends with a theoretical discussion of the validity of
frequently used near-field models (Bouwkamp model ) and with a presentation of
first results of single molecules detection obtained with this microscope