L'acoustique picoseconde: axe de collaboration entre départements ML et MV

Absorption optique non linéaire dans les films ultraminces révélée par l'acoustique ultrarapide

La conversion de la lumière en énergie mécanique suscite un intérêt croissant dans les domaines de la chimie, de la biologie, de la photonique et de la science des matériaux. Être capable de manipuler et d'utiliser des ondes de contrainte sur l'échelle de temps des phonons acoustiques cohérents dépasse les limites de la thermodynamique, ouvrant ainsi de nouvelles portes sur la façon dont la matière peut être manipulée et sondée. C'est particulièrement vrai à l'échelle nanométrique où toutes les dynamiques sont généralement rapides, et les contraintes photo-induites contenues.

Nous utilisons une technique photoacoustique pompe-sonde ultrarapide qui peut exciter et détecter des fréquences ultrasonores de l'ordre de dizaines de GHz, c'est-à-dire des longueurs d'onde ultrasonores dans une plage de 100 nanomètres correspondant aux dimensions d'échantillons en couche mince. Nos découvertes, basées sur cette nouvelle façon de récupérer un signal sans bruit de fond, conduisent à une caractérisation des propriétés optiques non-linéaires (NLO) avec une composante à deux photons secondée par réabsorption multi-photonique. Comme la technique s'avère sensible et peut être appliquée dans divers systèmes, y compris ceux impossibles à caractériser par des techniques basées sur la transmission ou la luminescence, telles que les techniques biologiques ou microélectroniques, ce développement a un vaste potentiel de diffusion, de la biologie à la science des matériaux.

Ce travail a été mené en collaborations entre Ies équipes de l’Institut de Physique de Rennes, Wrocław University of Science and Technology, et le Massachusetts Institute of Technology. Le transfert de technologie utilisé pour ce type d’expérience est en cours vers l’IPR, stimulé par l’arrivée dans l’Institut de Thomas Pezeril (DMV) et Ievgeniia Chaban (DML). L’acoustique picoseconde, ainsi que la génération des ondes de choc par un laser ultrabref, est un nouvel axe de collaboration entre départements DML et DMV.

Nonlinear Optical Absorption in Nanoscale Films Revealed through Ultrafast Acoustics 

Ievgeniia Chaban, Radoslaw Deska, Gael Privault, Elzbieta Trzop, Maciej Lorenc*, Steven E. Kooi, Keith A. Nelson, Marek Samoc, Katarzyna Matczyszyn*, and Thomas Pezeril*

Nano Letters 2022, 22, 11, 4362–4367