Métasurfaces magnéto-photoniques à base de nanocomposite magnétique µ-nano-structuré pour l’exaltation de la réponse magnéto-chirale

Métasurfaces magnéto-photoniques à base de nanocomposite magnétique µ-nano-structuré pour l’exaltation de la réponse magnétochirale, ou le pilotage magnétique de leurs fonctions optiques

La thèse s’appuie sur l’exploitation de métasurfaces magnétiques, qui représentent aujourd'hui une branche importante de l'activité de recherche en raison de la possibilité de contrôler leur réponse optique avec un champ magnétique externe. Par ailleurs, un certain type de métasurfaces présente un grand intérêt pour des applications – les métasurfaces chirales, qui réagissent différemment à des ondes polarisées circulairement gauche et droite (réponse chiroptique). Une de leurs applications est la réalisation de biocapteurs pour distinguer aisément les énantiomères de molécules chirales. La réponse chiroptique d’objets chiraux naturels étant faible, des métasurfaces chiro-magnétiques apporteront un degré de liberté supplémentaire pour l’exaltation de cette réponse.

La thèse sera consacrée à l’exploitation de métasurfaces chiro-magnétiques à micro- et/ou nanomotifs. L’objectif est d'obtenir une réponse magnétooptique élevée, tout particulièrement dans le cas où la géométrie chirale de ces motifs permet de combiner les réponses magnéto-optique et chiro-optique. L’effet magnéto-optique permet alors de moduler la réponse chirale autour d’un point de fonctionnement, et ainsi exalter la sensibilité du dispositif. Les couches magnétiques seront faites d’un nanocomposite constitué de nanoparticules magnétiques de ferrite de cobalt CoFe2O4 dispersées dans une matrice de silice. La fréquence de relaxation magnétique des nanoparticules étant élevée (dans le domaine des GHz), cela permettra d’ouvrir le champ d’applications au pilotage par champ magnétique de réponses optiques de métasurfaces (beam-steering, modulateurs spatiaux de lumière, ...).

La thèse implique toutes les activités de l’équipe Functional Materials and Surfaces du Laboratoire Hubert Curien : la modélisation, la fabrication et la caractérisation de métasurfaces fonctionnelles (au moyen des techniques disponibles au Laboratoire et sur la plateforme NanoSaintÉtienne : ellipsomètre de Mueller, bancs de mesure sous champ magnétique pour la mesure des réponses Faraday et Kerr magnéto-optique transverse). Il s’agit également d’utiliser et d’adapter le savoir-faire de l’équipe pour réaliser la fabrication des métasurfaces nanocomposites magnétiques sur la base de particules de ferrite de cobalt dispersées dans une matrice obtenue par procédé sol-gel. Les résultats obtenus dans le cadre de cette thèse, ainsi que le savoir-faire développé en fabrication des structures, constitueront la première étape vers l’exploitation de métasurfaces (multi)fonctionnelles, notamment pour des applications à la biodétection.

Laboratoire d’accueil : Laboratoire Hubert Curien (UMR CNRS 5516) :

https://laboratoirehubertcurien.univ-st-etienne.fr/en/the-lab/presentation.html

Équipe " Functional Materials and Surfaces " : https://laboratoirehubertcurien.univ-st-etienne.fr/en/teams/functional-materials-and-surfaces.html

Profil :

• Le ou la candidat.e est issu.e d’une formation académique (Diplôme de Master ou équivalent) dans au moins l’un des domaines suivants : (Nano)matériaux / Magnétisme / Optique. Les notes ou le classement obtenus dans le Master sont un critère prépondérant
• Savoir-être : dynamisme, autonomie, curiosité, capacité à travailler en équipe, capacité à l’analyse et à la prise de recul
• Savoir-faire : capacité de synthèse orale/écrite, maîtrise de l’anglais (oral et écrit), appétence pour les travaux expérimentaux et le développement de nouvelles expériences. Une connaissance des procédés sol-gel et/ou de la magnéto-optique sera appréciée

Conditions :

• Le salaire brut mensuel est de 2100 € pendant 3 ans. Le.la doctorant.e bénéficiera de la Sécurité Sociale française
• Le.la doctorant.e devra choisir un certain nombre de cours à suivre (par exemple anglais, français, éthique scientifique, etc.) en présentiel ou en distanciel
• Aucun enseignement n'est obligatoire, mais il est possible de participer à l’enseignement de l’Université Jean Monnet de Saint-Étienne en fonction des besoins de ses départements