Arbitrary Form Plasmonic Structures: Optical Realization, Numerical Analysis and Demonstration Applications

Surface plasmon resonance has attracted more and more attention thanks to its wide range of applications in numerous fields (physics, chemistry, biology, etc.). In this chapter, we present different aspects, from theoretical calculation and experimental fabrication to applications demonstration, related to arbitrary shape plasmonic nanostructures. First, numerical calculations based on finite-difference time-domain method were realized to investigate the plasmonic properties of gold nanostructures having various size and shapes. Then the direct laser writing method was demonstrated as an excellent tool for fabrication on demand of arbitrary nanostructures. Plasmonic structures were obtained indirectly by a standard lift-off method from a polymeric template and directly by tightly focusing a continuous-wave laser beam onto a metallic thin film. Finally, demonstration of various applications of fabricated plasmonic structures, namely plasmonic-based data storage, color nanoprinter, tunable filters, and plasmonic-magneto-optics sensors will be shown

Metamaterials for the infrared and applications

Les métamatériaux sont des composites artificiels présentant des propriétés électromagnétiques qu’on ne trouve pas dans la nature. Malgré des développements spectaculaires durant la dernière décennie, le potentiel de ces structures aux longueurs d’ondes optique n’est pas encore clairement défini en raison de problèmes technologiques et de contraintes physiques telles que les pertes dans les métaux entrant dans la composition des métamatériaux. Dans notre thèse, nous montrons que les métamatériaux ont des propriétés très favorables dans le contexte de l’optique intégrée dans le proche infrarouge. Nous avons développé une stratégie pour incorporer des métamatériaux dans des circuits photoniques qui n’absorbent que très peu d’énergie. Pour cela, nous ne faisons pas directement agir l’ensemble du mode guidé avec les métamatériaux, mais seulement une composante évanescente à l’extérieur du guide. Pour réaliser un tel adaptateur ou d’autres fonctionnalités, il importe de déterminer quelle géométrie de métamatériaux est la plus favorable aux applications infrarouges. Nous proposons d’utiliser des structures à base de fils d’or empilés couche sur couche. A l’aide de simulations numériques et d’expériences en espace libre, nous montrons qu’il est possible d’obtenir toute une gamme de réponses optiques en contrôlant le couplage entre les différents niveaux de fils, c'est-à-dire en ajustant la distance entre les fils ainsi que leur alignement. En particulier, nous avons réussi à contrôler séparément la réponse électrique et magnétique de nos structures, ce qui offre une flexibilité de conception qui ne se rencontre pas dans les métamatériaux proposés jusqu’à présent.Metamaterials are artificial composites with electromagnetic properties not found in nature. Although the development of metamaterials has experienced a tremendous growth over the past few years, their potential at optical wavelengths is not clearly established due to technological and physical constraints such as high material losses in this spectral range. Here we show that metamaterials have a great potential in the context of integrated optics in the near infrared. We developed a strategy to incorporate metamaterials in photonic circuits with minimal absorption losses. Our approach relies on making the guided modes interact with the metamaterials only through the evanescent tail outside the waveguide. To achieve such an adaptor and other functionalities, it is important to know what is the best geometry for near-infrared applications. We propose to use metamaterials based on multi-layers of Au cut wires. With numerical simulations and experiments, we show that it is possible to create a wide range of optical properties by controlling the interaction between the wires, i.e. by adjusting the distance between the wires and their alignment. In particular we were able to demonstrat

Métamatériaux pour l’infrarouge et applications

Metamaterials are artificial composites with electromagnetic properties not found in nature. Although the development of metamaterials has experienced a tremendous growth over the past few years, their potential at optical wavelengths is not clearly established due to technological and physical constraints such as high material losses in this spectral range. Here we show that metamaterials have a great potential in the context of integrated optics in the near infrared. We developed a strategy to incorporate metamaterials in photonic circuits with minimal absorption losses. Our approach relies on making the guided modes interact with the metamaterials only through the evanescent tail outside the waveguide. To achieve such an adaptor and other functionalities, it is important to know what is the best geometry for near-infrared applications. We propose to use metamaterials based on multi-layers of Au cut wires. With numerical simulations and experiments, we show that it is possible to create a wide range of optical properties by controlling the interaction between the wires, i.e. by adjusting the distance between the wires and their alignment. In particular we were able to demonstrateLes métamatériaux sont des composites artificiels présentant des propriétés électromagnétiques qu’on ne trouve pas dans la nature. Malgré des développements spectaculaires durant la dernière décennie, le potentiel de ces structures aux longueurs d’ondes optique n’est pas encore clairement défini en raison de problèmes technologiques et de contraintes physiques telles que les pertes dans les métaux entrant dans la composition des métamatériaux. Dans notre thèse, nous montrons que les métamatériaux ont des propriétés très favorables dans le contexte de l’optique intégrée dans le proche infrarouge. Nous avons développé une stratégie pour incorporer des métamatériaux dans des circuits photoniques qui n’absorbent que très peu d’énergie. Pour cela, nous ne faisons pas directement agir l’ensemble du mode guidé avec les métamatériaux, mais seulement une composante évanescente à l’extérieur du guide. Pour réaliser un tel adaptateur ou d’autres fonctionnalités, il importe de déterminer quelle géométrie de métamatériaux est la plus favorable aux applications infrarouges. Nous proposons d’utiliser des structures à base de fils d’or empilés couche sur couche. A l’aide de simulations numériques et d’expériences en espace libre, nous montrons qu’il est possible d’obtenir toute une gamme de réponses optiques en contrôlant le couplage entre les différents niveaux de fils, c'est-à-dire en ajustant la distance entre les fils ainsi que leur alignement. En particulier, nous avons réussi à contrôler séparément la réponse électrique et magnétique de nos structures, ce qui offre une flexibilité de conception qui ne se rencontre pas dans les métamatériaux proposés jusqu’à présent

Métamatériaux pour l'infrarouge et applications

Les métamatériaux sont des composites artificiels présentant des propriétés électromagnétiques qu on ne trouve pas dans la nature. Malgré des développements spectaculaires durant la dernière décennie, le potentiel de ces structures aux longueurs d ondes optique n est pas encore clairement défini en raison de problèmes technologiques et de contraintes physiques telles que les pertes dans les métaux entrant dans la composition des métamatériaux. Dans notre thèse, nous montrons que les métamatériaux ont des propriétés très favorables dans le contexte de l optique intégrée dans le proche infrarouge. Nous avons développé une stratégie pour incorporer des métamatériaux dans des circuits photoniques qui n absorbent que très peu d énergie. Pour cela, nous ne faisons pas directement agir l ensemble du mode guidé avec les métamatériaux, mais seulement une composante évanescente à l extérieur du guide. Pour réaliser un tel adaptateur ou d autres fonctionnalités, il importe de déterminer quelle géométrie de métamatériaux est la plus favorable aux applications infrarouges. Nous proposons d utiliser des structures à base de fils d or empilés couche sur couche. A l aide de simulations numériques et d expériences en espace libre, nous montrons qu il est possible d obtenir toute une gamme de réponses optiques en contrôlant le couplage entre les différents niveaux de fils, c'est-à-dire en ajustant la distance entre les fils ainsi que leur alignement. En particulier, nous avons réussi à contrôler séparément la réponse électrique et magnétique de nos structures, ce qui offre une flexibilité de conception qui ne se rencontre pas dans les métamatériaux proposés jusqu à présent.Metamaterials are artificial composites with electromagnetic properties not found in nature. Although the development of metamaterials has experienced a tremendous growth over the past few years, their potential at optical wavelengths is not clearly established due to technological and physical constraints such as high material losses in this spectral range. Here we show that metamaterials have a great potential in the context of integrated optics in the near infrared. We developed a strategy to incorporate metamaterials in photonic circuits with minimal absorption losses. Our approach relies on making the guided modes interact with the metamaterials only through the evanescent tail outside the waveguide. To achieve such an adaptor and other functionalities, it is important to know what is the best geometry for near-infrared applications. We propose to use metamaterials based on multi-layers of Au cut wires. With numerical simulations and experiments, we show that it is possible to create a wide range of optical properties by controlling the interaction between the wires, i.e. by adjusting the distance between the wires and their alignment. In particular we were able to demonstratePARIS11-SCD-Bib. électronique (914719901) / SudocSudocFranceF

Self-organisation of human hepatocytes into hepatic cords on a radially perfused microfluidic device

International audienc

Fluorescent Molecular Probe based optical fiber sensor dedicated to pH measurement of concrete

International audienceAn optical fiber sensor based on a fluorescent molecular probe has been developed to measure the pH of cementitious materials, from the early stages of the material hydration. A fluorescent molecular probe, Naphth-AlkyneOMe is en-trapped in a cross-linked polyvinyl alcohol-glutaraldehyde matrix to synthesize thin films with pKa values increasing with glutaraldehyde ratio. The obtained sensing films with an average thickness of 150µm show reversible responses to pH change. The developed optode has the required characteristics for the study of concrete, with a response time of 100 s and a precision of ±0.1 pH units. Measurements of pH were performed on the surface of low-pH cement paste samples after 4, 6, 7 and 8 days of hydration

Capture and characterization of extracellular vesicles by dielectrophoresis

International audienc

On-chip differentiation of radially vascularized hepatic cords mimicking the liver lobule

International audienc

On‐Chip Differentiation of Hepatic Cords with Radial Flow

International audienceDue to a more physiological reproduction of the in vivo situation, liver‐on‐a‐chip devices in recent studies have shown higher sensitivity and accuracy for hepatotoxicity testing compared to traditional in vitro liver models. In this context, this work presents an original microfluidic device mimicking 3D hepatic cords organized radially, like in the liver lobule. Ten cell‐culture chambers seeded at a high density are disposed with a parallelized flow that emulates blood flow from the portal triad to the central vein in the liver lobule. Using this device, on‐chip differentiation of human HepaRG‐Hepatoblast (HepaRG‐HB) to HepaRG‐Hepatocytes (HepaRG‐HC) has been studied in terms of self‐organization capabilities, bile canaliculi formation and albumin expression. Our results indicate that due to the design of the cell culture chamber, which mechanically constrains tissue proliferation, and the physiologically relevant microfluidic flow condition used during tissue development, the HepaRG‐HBs in the device can proliferate, self‐organize, and spontaneously differentiate in a DMSO free medium forming long, directional bile canaliculi. On the contrary, under the same conditions, differentiated HepaRG‐HC is observed to aggregate without long bile canaliculi and form tissues resembling traditional HepaRG‐HC cultures. © 2024 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by Wiley Periodicals LLC