Metallic Nanoparticles

Abstract

iii Dans un cadre plus personnel, je remercie mes supercopines du labo: Emilie, Daria, Camille et Anne. Nos activités multiples en dehors du labo ont adouci les coups intrinsèquesà la thèse: des brunchs, des ateliers cuisine, des sessions de PPG et zumba, la piscine, de nombreuses soirées. . . Et bien sûr je remercie aussi mes copains masculins, toujours plus nombreux dans notre domaine, avec lesquels nous avons aussi partagé des très bons moments aussi bienà l'intérieur qu'à l'extérieur du labo: Baptiste, Olivier, Pierre, Nico et Marc. La plupart d'entre eux travaillent et vivent déjà ailleurs; le reste sont, comme moi, en train de dire au revoirà uneépoque importante. Mais mon départ me fait d'autant plus peine car j'ai aussi croisé des gens top sur la fin de cette thèse dont la plupart sont toujoursà Langevin. Heureusement, je suis sûre de revoir François, Fish, Mai, Clément, Nikos, Gautier, Jerôme et Marion sur les pistes de danse! Enfin, je remercie ma famille ainsi que ma famille politique pour leur soutien inconditionnel. Malgré la distance, ils sont restés très près de moi dans les moments les plus importants ces trois dernières années. Un sincère merci aussià mes copains catalans pour leur soutient, compréhension et fidélité de là où ils se trouvent. Cette réussite est aussi grâceà eux et je les porte dans mon coeur partout où je vais. iv AbstractIn this thesis work, we present a novel stochastic microscopy technique based on Digital Holography for the 3D mapping of optical intensity distributions. We show that this far-field, wide-field, 3D microscopy can be turned into both a superresolution and a nearfield imaging technique. To do so, we use metallic nanoparticles undergoing Brownian motion as stochastic local field probes that we localize in three-dimensions in order to overcome the diffraction limit. The random motion of the particles allows for a complete exploration of the sample. Beyond simple localization, the gold markers can actually be envisaged as extremely local electromagnetic field probes, able to scatter light into the far-field. The technique we propose here is therefore a combination of the concepts of superlocalization and NSOM microscopies. The possibilities of the technique are illustrated through the 3D optical mapping of an evanescent and a propagative wave.Fast computation methods allow us to localize hundreds of particles per minute with accuracies as good as 3 × 3 × 10 nm 3 for immobilized particles. In addition to optical intensity mapping, we show a particular application in electrochemistry, by coupling our high resolution images with electrochemical oxidation measurements on silver nanoparticles in solution at the vicinity of an electrode.Our results pave the way for a new subwavelength imaging technique, well adapted to optical characterization in water-based systems (such as in emerging microfluidics studies), which are mostly inaccessible to electron microscopy or local probe microscopies.