université
de Bourgogne

ERC SWIFT – Surface plasmon-based Wifi for nanoscale optical information

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Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne
Programme 7ème PCRD / ERC

Résumé

Ce projet scientifique est centré sur la conception, la fabrication, la caractérisation et l'optimisation de nouveau nano-composants appliqués aux télécommunications. SWIFT utilise des concepts innovants reposant sur une technologie disruptive à base de nano-antennes optiques. L'électronique et la photonique à l'échelle nanométrique exploitent des phénomènes physiques résolument nouveaux et sont indubitablement un moteur
fort de développement des composants intégrés adaptés au transport et la gestion de l'information. L'objectif de ce projet est d'interfacer ces deux technologies disjointes pour développer un émetteur-recepeteur miniature reposant sur l'activation électronique d'une nano-antenne optique. Le concept permettra une transduction bilatérale entre électrons et photons à l'échelle du nanomètre à l'aide d'une conception purement métallique et mettant en jeu des plasmons de surface. L'intégration d'antennes optiques pilotées électriquement offre un changement de paradigme pour le développement d'interconnectes optiques aux échelles nanométriques à travers les innovations suivantes:

  • Développement d'une nouvelle classe de nano-transducteurs plasmoniques. Ce concept unique répond au besoin de composants opto-électroniques ultracompactes nécessaires pour les puces optiques de télécommunication de futurs générations.
  • prototypage de systèmes intégrés de génération et détection électrique des plasmons de surfaces sur plateformes de guidage plasmoniques. Cette avancée technologique s'affranchi du systèmes optiques d'interfaçages complexes et volumineux et de permettre ainsi une intégration optimale.
  • Développement d'un canal de communication optique sans fil à l'échelle nanométrique. Les communications optiques entre deux nano-composants est une nécessité sur les puces où la contrainte d'espace limite l'intégration de liens physiques ou lorsqu'une communication doit être établie en trois dimensions.
  • En reposant sur ces fonctionnalités uniques, une recherche prospective sera effectuée en introduisant les moyens technologiques pour produire des impulsions électroniques ultracourtes dans une circuiterie intégrée. La génération d'impulsions électroniques sera utilisée comme moyen d'investigation appliqué à l'électronique moléculaire pour étudier la dynamique de transport ultrarapide des architectures moléculaires.
  • Les prototypes développés dans ce projet sont par nature favorablement positionnés pour réaliser des sources nanométriques de radiation terahertz, s'affranchissant ainsi du besoin de cristaux non-linéaires centimétriques et de la fabrication complexe de commutateur à semi-conducteurs. Le concept devrait permettre la pénétration des technologies THz aux échelles nanométriques.

Publications 

  • 16. A. V. Uskov, J. B. Khurgin, I E. Protsenko, I. V. Smetanin, and A. Bouhelier, Excitation of plasmonic nanoantennas with nonresonant and resonant electron tunnelling, Nanoscale (2016)
  • 15. R. Méjard, A. Verdy, M. Petit, A. Bouhelier, B. Cluzel and O. Demichel, Energy-resolved hot carrier relaxation dynamics in monocrystalline plasmonic nanoantennas, ACS Photonics, (2016)
  • 14. M.-M. Mennemanteuil, M. Buret, N. Cazier, G. Colas-Des-Francs, M. Besbes and P. Ben-Abdallah and A. Bouhelier, Remote plasmon-induced heat transfer probed by the electronic transport of a gold nanowire, Phys. Rev. B 94, 035413 (2016)
  • 13. N. Cazier, M. Buret, A. V. Uskov, L. Markey, J. Arocas, G. Colas Des Francs, and A. Bouhelier, Electrical excitation of waveguided surface plasmons by a light-emitting tunneling optical gap antenna, Opt. Exp. 24, 3876 (2016)
  • 12. O. Demichel, M. Petit, S. Viarbitskaya, R. Méjard, F. de Fornel,
  • E. Hertz, F. Billard, A. Bouhelier, and B. Cluzel, Dynamics, Efficiency, and Energy Distribution of Nonlinear Plasmon-Assisted Generation of Hot Carriers, ACS Photonics (2015)
  • 11. S. Viarbitskaya, O. Demichel, B. Cluzel, G. Colas des Francs, A. Bouhelier, Delocalization of Nonlinear Optical Responses in Plasmonic Nanoantennas, Phys. Rev. Lett., 115, 197401 (2015)
  • 10. M. Buret, A. V. Uskov, J. Dellinger, N. Cazier, M.M. Mennemanteuil, J. Berthelot, I. V.
  • Smetanin, I. E. Protsenko, G. Colas-des-Francs, A. Bouhelier, Spontaneous Hot-Electron Light Emission from Electron-Fed Optical Antennas, Nano Lett., 15 , 5811 (2015)
  • 9. A. Stolz, J. Berthelot, M.M. Mennemanteuil, G. Colas des Francs, L. Markey, V. Meunier, and A. Bouhelier, Nonlinear Photon-Assisted Tunneling Transport in Optical Gap Antennas , Nano Lett., 14, 2330 (2014)
  • 8. Y. Ould Agha, O. Demichel, C. Girard, A. Bouhelier, G. Colas des Francs, Near-Field
  • Properties of Plasmonic Nanostructures with High Aspect Ratio Prog. Electromagn. Res., 146, 77 (2014).
  • 7. O. Demichel, M. Petit, G. Colas des Francs, A. Bouhelier, E. Hertz, F. Billard, F. de
  • Fornel, B. Cluzel, Selective excitation of bright and dark plasmonic resonances of single gold nanorods Opt. Express, 22 , 15088 -15096 (2014).
  • 6. M. -M. Mennemanteuil, J. Dellinger, M. Buret, G. Colas des Francs, A. Bouhelier, Predetermining the location of electromigrated gaps by nonlinear optical imaging Appl. Phys. Lett., 105, 021101 (2014)
  • 5. M. Song, G. Colas des Francs, A. Bouhelier , influence of an Electron Beam Exposure on the Surface Plasmon Resonance of Gold Nanoparticles Plasmonics, 9 343- 348 (2014)
  • 4. A. Stolz, J. Berthelot, M. M. Mennemanteuil, G. Colas des Francs, L. Markey, V. Meunier, and A. Bouhelier Nonlinear Photon Assisted Tunneling Transport in Optical Gap Antenna, Nano Lett. 14, 2330 (2014)
  • 3. M. Song, A. Stolz, D. Zhang, J. Arocas, L. Markey, G. Colas des Francs, E. Dujardin, and A. Bouhelier Evaluating plasmonic transport in current-carrying silver nanowires , J. Visu. Exp. e51048 (2013).
  • 2. M. Song, A. Thete, J. Berthelot, Q. Fu, D. Zhang, G Colas des Francs, E. Dujardin and A. Bouhelier, Electron-induced limitation of surface plasmon propagation in silver nanowires Nanotech. 24, 095201 (2013).
  • 1. K. Hassan, A. Bouhelier, T. Bernardin, G. Colas-des-Francs, J.-C. Weeber, and A. Dereux, Momentum-space spectroscopy for advanced analysis of dielectric-loaded surface plasmon polariton coupled and bent waveguide , Phys. Rev. B 87, 195428 (2013).