CNRS/C2N : NanoPhotonIQ (LPN) 
Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies - Campus de Marcoussis
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Puce Propositions de stages :

ActiBio Emetteurs GaN pour l’imagerie biologique : réalisation de substrats actifs à base de GaN pour l’excitation localisée de biomolsécules.
L’objectif de ce travail est la réalisation et l’étude de substrats actifs nano-structurés à base de nitrure de gallium (GaN) pour l’excitation localisée de biomolécules, notamment la protéine fluorescente verte (GFP- Green fluorescent protein). La GFP est couramment utilisée en tant que marqueur en microscopie de fluorescence, l’une des principales techniques d’imagerie biologique. L’intégration de nano-émetteurs localisés en surface d’un substrat, combinée à la nanostructuration du matériau pour le confinement spatial de l’émission, permettrait l’excitation localement exaltée des marqueurs fluorescents, améliorerait ainsi la résolution spatiale de la technique d’imagerie. Les structures envisagées sont de type « cristal photonique » opérant à des longueusr d’onde dans la gamme du visible. Des réseaux périodiques de trous en couche mince de GaN/InGaN sur substrat transparent dans le visible seront ainsi réalisés. Les substrats actifs réalisés seront testés sur des bancs de microscopie de fluorescence avec des partenaires biologistes et biophysiciens (M. Coppey, Institut Jacques Monod ; L. Estrada, Quantum Electronics Lab, University of Buenos Aires).
Contact : Alejandro Giacomotti
ActiBio Etude de nanostructures plasmoniques couplées à des fluorophores.
Les plasmons de surface et les résonances associées jouent un rôle de plus en plus important en nano/bio-photonique. Les plasmons de surface sont des excitations collectives associant électrons et photons qui se manifestent en optique par l'apparition d'ondes évanescentes à une interface métal-diélectrique. Le très fort confinement du champ évanescent résultant est utilisé pour piéger des particules de taille micronique ou sub-micronique dans des nano-antennes qui concentrent la lumière. Les plasmons sont également particulièrement prometteurs pour fabriquer des nanosources localisées de lumière adaptées à la réalisation de circuits photoniques métalliques. Malheureusement les pertes du métal sont pénalisantes pour la plupart des applications. Une solution pour pallier ce problème est de déposer sur les structures métalliques des fluorophores (éventuellement organisées) pour amplifier les plasmons. L'objet du stage est de participer à des expériences de caractérisation d'échantillons plasmoniques fabriqués dans la salle blanche du LPN et à comparer les mesures à des simulations numériques. Le stage s'effectue au LPN dans le cadre d'un projet émergeant qui bénéficie de collaborations internes et externes (CEA/IOGS/Paris 5).
Contact : Alejandro Giacomotti, Sylvain Barbay et Nadia Belabas
Guidon Optique discrète intégrée
La manipulation de la lumière sur puce ouvre de nouvelles perspectives en photonique classique, du fait de la stabilité et flexibilité des plateformes. Le LPN a lancé des études prospectives dans cette direction, en recourant à des métamatériaux formés de réseaux de guides couplés. Ce travail s'appuie sur un parallèle conceptuel entre les réseaux de guides d'onde et les hétérostructures semiconductrices. Cette approche est explorée en recourant à des réseaux de guides d'onde sur InP, implémentant des fonctionnalités optiques sur puce (focalisation, réfraction...). Le projet de stage portera sur la démonstration d'un transistor photonique sur puce, sur la base d'une double barrière à effet tunnel résonant optique.
Contact : Nadia Belabas
NoLiPhot Micropiliers lasers couplés pour le traitement neuromimétique de l'information
Nous avons récemment démontré qu'un micropilier laser à absorbant saturable avait une réponse analogue à celle d'un neurone biologique mais avec des temps caractéristiques un million de fois plus rapides. Il peut notamment générer des potentiels d'action optiques et possède une période réfractaire absolue et relative. En couplant plusieurs de ces lasers il est possible de construire des réseaux de neurones avec des propriétés fonctionnelles nouvelles. Ces systèmes, bien que très récents et dont les développements n'en sont encore qu'aux balbutiements, représentent une voie alternative pour le traitement optique de l'information par rapport aux architectures traditionnelles. Le but du stage est de contribuer aux expériences visant à comprendre la physique de tels systèmes et de participer à la fabrication des échantillons qui a lieu dans la centrale de technologie du LPN. La poursuite du travail dans le cadre d'une thèse est souhaitée.
Contact : Sylvain Barbay
NoLiPhot Evénements extrêmes dans des lasers à semiconducteurs : génération et contrôle
Le but de ce stage est de d'étudier la formation et la contrôle des événements extrêmes dans des lasers à semiconducteur. Un événement extrême en optique peut-être défini comme une impulsion lumineuse de grande amplitude et rare dans un distribution donnée. Les événements extrêmes apparaissent dans de nombreux systèmes, en optique mais aussi en hydrodynamique (vagues scélérates), en économie (krachs boursiers), etc... Les conditions nécessaires à l'apparition de tels phénomènes ne sont pas encore bien comprises d'où l'intérêt de leur étude dans des systèmes en optique où les échelles de temps courtes permettent de collecter de nombreuses données. Les systèmes étudiés sont des lasers à semiconducteurs en cavité planaire et des micropiliers lasers couplés. Le travail consiste en l'étude expérimentale de ces systèmes et contient un volet important de traitement et d'analyse de données. Le projet se fait en collaboration avec d'autres équipes françaises dans le cadre d'un projet de l'Agence Nationale de la Recherche.
Contact : Sylvain Barbay
NoLiPhot Brisure spontanée de symétrie dans une molécule nano-photonique triangulaire
Des ensembles de nanocavités couplées, ou molécules photoniques, peuvent être à l'origine de phénomènes physiques fondamentaux tels que la brisure spontanée de symétrie (SSB). Ceci est au coeur des nombreuses questions fondamentales en physique (boson de Higgs), en chimie (des molécules dites pyramidales, comme le NH3), mais aussi en optique. Nous avons déjà démontré récemment ce phénomène dans deux nanolasers couplés [arXiv:1411.6380]. La voie est ainsi ouverte à l'exploration de SSB dans des molécules plus complexes, ainsi que dans des réseaux 2D et de chaines 1D de molécules. Dans ce stage nous proposons d'étudier le mécanisme de SSB dans des molécules triangulaires (trois nanocavités couplées), en différentes configurations, et de concevoir un tel système en cristal photonique 2D. La suite de ce projet concerne la fabrication en salle blanche du LPN suivie de la caractérisation optique des molécules en membrane InP.
Contact : Alejandro Giacomotti
Optomeca" Nano-optomécanique dans les cristaux photoniques
Le projet porte sur des nouveaux nanooscillateurs optomécaniques intégrés, basé sur des résonateurs à cristaux photoniques sur membrane. Ces plateformes ont déjà été largement étudiées et employées en nanophotonique, grâce au confinement optique ultime qu'elles procurent. Or, ces membranes suspendues sont aussi le siège de modes mécaniques interagissant fortement avec la lumière via les forces optiques. Les cavités à cristaux photoniques sur membrane sont en particulier le siège de modes mécaniques localisés (jusqu'à des fréquences d'1 GHz), qui sont fortement couplés aux photons. Le stagiaire participera aux expériences mettant en œuvre des effets optomécaniques dans ces plateformes nouvelles, en particulier l'effet de ressort optique se traduisant par une modification de la fréquence et de l'amortissement mécaniques induite par la lumière.
Contact : Rémy Braive


Puce Propositions de thèse :

Guidon Optique discrète quantique intégrée
La manipulation de la lumière sur puce ouvre de nouvelles perspectives en photonique quantique, du fait de la stabilité et flexibilité des plateformes. Le LPN a lancé des études prospectives dans cette direction, en recourant à des métamatériaux formés de réseaux de guides couplés. Dans le régime quantique, ces plateformes ouvrent la voie à la manipulation d'états quantiques de grande dimensionnalité sur puce, simulant des opérateurs quantiques ou générant de l intrication. Le travail de thése portera sur l'implémentation et l'exploration de tels effets quantiques. Il comprendra un volet théorique, de nanofabrication et d'expérimentation optique avancée.
Contact : Nadia Belabas
NoLiPhot Micropiliers lasers couplés pour le traitement neuromimétique de l'information
Nous avons récemment démontré qu'un micropilier laser à absorbant saturable avait une réponse analogue à celle d'un neurone biologique mais avec des temps caractéristiques un million de fois plus rapides. Il peut notamment générer des potentiels d'action optiques et possède une période réfractaire absolue et relative. En couplant plusieurs de ces lasers il est possible de construire des réseaux de neurones avec des propriétés fonctionnelles nouvelles. Ces systèmes, bien que très récents et dont les développements n'en sont encore qu'aux balbutiements, représentent une voie alternative pour le traitement optique de l'information par rapport aux architectures traditionnelles. Le but de la thèse est de mettre en œuvre des expériences visant à comprendre la physique de tels systèmes et de participer à la conception et à la fabrication des échantillons qui a lieu dans la centrale de technologie du LPN. Notamment le candidat s'intéressera à la physique des micropiliers lasers couplés, aux ondes non-linéaires qui peuvent s'y propager et à l'implémentation de nouvelles fonctionnalités bio/neuro-inspirées.
Contact : Sylvain Barbay
NoLiPhot Brisure spontanée de symétrie dans une molécule nano-photonique triangulaire
Des ensembles de nanocavités couplées, ou molécules photoniques, peuvent être à l'origine de phénomènes physiques fondamentaux tels que la brisure spontanée de symétrie (SSB). Ceci est au coeur des nombreuses questions fondamentales en physique (boson de Higgs), en chimie (des molécules dites pyramidales, comme le NH3), mais aussi en optique. Nous avons déjà démontré récemment ce phénomène dans deux nanolasers couplés[2]. La voie est ainsi ouverte à l'exploration de SSB dans des molécules plus complexes, ainsi que dans des réseaux 2D et de chaines 1D de molécules. Dans ce stage nous proposons d'étudier le mécanisme de SSB dans des molécules triangulaires (trois nanocavités couplées), en différentes configurations, et de concevoir un tel système en cristal photonique 2D. La suite de ce projet concerne la fabrication en salle blanche du LPN suivie de la caractérisation optique des molécules en membrane InP.
Contact : Alejandro Giacomotti
Optomeca" Nano-optomécanique intégrée
L'optomécanique traite de l'interaction entre la lumière et un oscillateur mécanique, et utilise ce couplage (via la pression de radiation entre autres) pour lire ou contrôler le mouvement mécanique de l'oscillateur. L'objectif du travail doctoral est de développer des nano-résonateurs basés sur des membranes suspendues à cristaux photoniques, et étudier la faisabilité d'applications métrologiques (en particuliers des senseurs de haute sensibilité et des oscillateurs micro-ondes) du couplage de la lumière à des modes mécaniques localisés. Les résonateurs à cristaux photoniques sur membrane sont non seulement le siège d'excitations optiques mais aussi d'excitations mécaniques en particulier aux fréquences autour du GHz. Ces dernières sont fortement couplés à la lumière de part leur co-localisation avec les excitations optiques. Le travail doctoral impliquera la nano-fabrication des plateformes nano-optomécaniques intégrées, la caractérisation optique avancée des interactions photons-phonons et l'étude de la faisabilité de senseurs et oscillateurs utilisant des concepts radicalement nouveaux, notamment le couplage photon-phonon.
Contact : Rémy Braive Please download the offer in pdf format.


Puce Propositions de post-doctorat :

NoLiPhot Architectures supramoléculaires sur métal pour l'exaltation plasmonique de la luminescence.
In recent years, the physics and applications of plasmonic waves interacting with quantum emitters has become a hot topic in nanophotonics. In particular, the coupling between a highly confined plasmonic waveguide and an optically active medium, such as an organic-dye assembly, has attracted much attention since it may offer the possibility to overcome propagation losses and possibly reach lasing (the so-called SPASER). The SAMPLE project, granted by the French national agency ANR, is an exploratory multidisciplinary project which aims at the first realization and optical investigation of self-assembled arrays of dyes strongly coupled to a plasmonic waveguide or resonator.
The project gathers three teams who have a great and complementary expertise in the physics and synthesis of self-assembled emitters (UPMC), in plasmonics (CEA) and in nanophotonics (LPN). The post-doc candidate will work at the LPN. He/she will take care of the nanofabrication and characterization of the samples and will conduct their optical and physical study, in strong interaction with the other SAMPLE partners. We are seeking a strongly motivated candidate with experience in nanofabrication techniques for nanophotonics and plasmonics. Expertise on graphene, strong coupling and/or nanolasers will be appreciated. The successful candidate will have to take an active part in the project, be organized, independent and with good communication skills. The position is open from now on and with an expected duration of at least 12 months up to 18 months. Salary depends on the past experience and will be between 50-60k€ per year (gross amount).
The Laboratoire de Photonique et de Nanostructures (LPN) is a fully-owned unit of the Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) located in Marcoussis, south of Paris. The LPN is one of the 6 large technological facilities of the French national nanofabrication network Renatech and hosts a clean room mostly dedicated to the processing of III-V materials and metallic structures, with all the state-of-the-art equipment for nanofabrication (e-beam and optical lithography, MOCVD and MBE epitaxy, dry etching (ICP, RIE), metal and dielectric deposits (thick layer to atomic layer deposition), …). LPN research activities in nanosciences and nanotechnology span the fields of quantum and nonlinear photonics, nanoelectronics, material sciences and device physics. The successful candidate will work in the Nanophotoniq team.
Contact : Sylvain Barbay, Alejandro Giacomotti et Ariel Levenson
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