Étude de la non-linéarité plasmonique induite par la température : Dévoiler les effets opto-thermiques sur l'absorption de la lumière et le renforcement du champ proche

La mesure précise et le contrôle du chauffage local dans les nanostructures plasmoniques sont vitaux pour divers dispositifs nanophotoniques. Malgré des efforts significatifs, des défis persistent dans la compréhension de la non-linéarité plasmonique induite par la température, notamment en ce qui concerne l'absorption de la lumière et le renforcement du champ proche en raison de l'absence de techniques de mesure adaptées. Cette étude présente une approche permettant des mesures simultanées de l'absorption de la lumière et du renforcement du champ proche à travers une microscopie optique de champ proche à balayage résolue en angle combinée à une analyse opto-thermique itérative. Nous avons révélé que les films minces d'or présentent une non-linéarité sublinéaire dans le renforcement du champ proche en raison des effets opto-thermiques non linéaires, tandis que l'absorption de la lumière montre à la fois des comportements sublinéaires et superlinéaires selon les épaisseurs. Ces observations s'alignent avec les prédictions d'un modèle simple d'oscillation harmonique, dans lequel les changements des paramètres d'amortissement affectent différemment l'absorption de la lumière et le renforcement du champ. La sensibilité de notre méthode a été examinée expérimentalement par la mesure des réponses opto-thermiques d'ensembles de nanostructures tridimensionnelles. Nos résultats ont des implications directes pour l'avancement des applications plasmoniques, y compris la photocatalyse, le photovoltaïque, les effets photothermiques et la spectroscopie de Raman amplifiée par la surface.