Thèse Aurélien DREZET, Université Joseph Fourier Grenoble, 25/10/02, 14h30

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