Doctorant - couplage lumière-matière dans des cavités chirales bottom-up h/f

Les cavités chirales ont fait l'objet de recherches importantes dans le domaine de l'optique et des métamatériaux en raison de leur capacité à générer des champs électromagnétiques chiraux intenses qui peuvent interagir sélectivement avec des objets situés à l'intérieur de ces cavités. Ce couplage peut induire un changement dans les propriétés physiques et chimiques du matériau intégré dans la cavité, ce qui conduit à de nouvelles propriétés telles que la luminescence polarisée circulairement ou la chimie énantiosélective. À l'heure actuelle, la plupart des recherches sur les cavités chirales sont théoriques. La mise en oeuvre expérimentale de ces cavités est difficile car les miroirs classiques inversent l'hélicité de la lumière lors de la réflexion, ce qui annule toute différenciation chirale au sein de la cavité. Pour résoudre ce problème, il faut utiliser des miroirs chiraux qui conservent l'hélicité de la lumière lors de la réflexion. La première démonstration de la réflectivité chirale en 2015 était limitée à la région des micro-ondes et a ensuite été étendue à l'infrarouge et au visible dans des systèmes obtenus par lithographie. Nous avons récemment montré que les miroirs chiraux peuvent être préparés par une approche bottom-up basée sur l'assemblage orienté de nanofils plasmoniques sur des surfaces.
Dans ce projet collaborative entre le Laboratoire de Chimie de l'Ecole Normale Supérieure (ENS) de Lyon et l'Institut de Science et d'Ingénierie Supramoléculaires de l'Université de Strasbourg, nous proposons de construire des cavités chirales à partir de miroirs chiraux auto-assemblés, de caractériser leurs propriétés optiques en fonction de la structure, et d'étudier le couplage lumière-matière chiral dans ces cavités. Ce travail s'inscrit dans un projet interdisciplinaire plus large financé par le PEPR LUMA, impliquant 17 équipes en France travaillant dans les domaines de la chimie, de la science des matériaux, de la nanophotonique, de l'optique et de la spectroscopie, dans le but de comprendre et de contrôler les interactions chirales lumière-matière avec des retombées potentielles en optoélectronique, en synthèse asymétrique et en traitement quantique de l'information.
La pulvérisation à incidence rasante (Grazing Incidence Spraying, GIS) sera utilisée pour assembler des nanofils d'argent en films minces monocouches et multicouches orientés avec une orientation et un espacement bien contrôlés. Le GIS sera combiné à l'approche couche par couche (Layer-by-Layer assembly, LbL) pour construire des superstructures multicouches chirales qui présentent un dichroïsme circulaire très élevé sur une large gamme de longueurs d'onde, à la fois en transmission et en réflexion. Ces miroirs chiraux seront utilisés pour construire des cavités chirales, dont la structure sera systématiquement caractérisée à l'aide de diverses techniques de microscopie (AFM, MEB, MET), et dont les propriétés optiques seront mesurées en combinant différentes approches spectroscopiques et polarimétriques (spectroscopie polarisée UV-Vis-NIR, ellipsométrie, polarimétrie à matrice de Mueller et spectroscopie CD). Les cavités seront couplées à différents matériaux afin d'étudier comment les propriétés optoélectroniques et chimiques du matériau incorporé sont modifiées par le couplage (fort) chiral.
Contexte de travail
Le doctorant (H/F) sera affecté dans l'axe "Molécules et nano-Matériaux pour l'Optique" du laboratoire de chimie (LCH) de l'ENS de Lyon. Le LCH développe des projets de recherche interdisciplinaires au carrefour de la biologie, de la science des matériaux et de la physique, allant de la science fondamentale à la science plus appliquée. Il rassemble des chercheurs ayant une large expertise en synthèse (organique, inorganique, (nano)matériaux), caractérisation et spectroscopies avancées, en lien avec une forte expertise en modélisation atomistique (états excités, réactivité, liquides). En particulier, l'axe "Molécules et nano-Matériaux pour l'Optique" regroupe des chercheurs avec une expertise multidisciplinaire en chimie moléculaire, science des matériaux et photonique pour développer des systèmes innovants basés sur les (nano)matériaux fonctionnels, avec des applications dans les domaines de la santé, de l'énergie, des communications et de l'environnement.
Ce travail se fera en étroite collaboration avec le laboratoire des interactions lumière-matière de l'Institut de Science et d'Ingénierie Supramoléculaires (ISIS) de l'Université de Strasbourg. L'ISIS développe des recherches exploratoires dans un large éventail de domaines scientifiques, autour du thème général de la matière complexe. Les sujets abordés incluent les nanosciences et la science des matériaux, l'étude des processus d'auto-organisation et la chimie adaptative, la nanophotonique, la plasmonique et le couplage fort lumière-molécule, ainsi que l'auto-assemblage supramoléculaire. En particulier, les interactions lumière-matière sont au coeur de la recherche dans le Laboratoire des interactions lumière-matière dans les systèmes complexes de l'ISIS, allant des forces optiques, de la chiralité et de la plasmonique aux régimes de couplage faible et fort.

Cette thèse pluridisciplinaire se situe à l'interface des nanosciences, de la science des matériaux, de la chimie et de l'optique. La thèse s'adresse à un candidat ayant une solide formation en chimie physique, en science des matériaux, en nanosciences ou en physique.
Le dossier de candidature comprendra une lettre de motivation, un curriculum vitae et une liste des cours et des notes obtenus au niveau du master.

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.
Contraintes et risques
Le doctorant (H/F) sera sensibilisé et formé aux risques inhérents à son environnement de travail.