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Spectroscopie atomique aux interfaces (SAI)

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Spectroscopie Atomique aux Interfaces (SAI)

Daniel Bloch, Martial Ducloy, Isabelle Maurin, Athanasios Laliotis, João Carlos de Aquino Carvalho (doctorant), Junior Lukusa-Mudiayi (doctorant)
Anciens doctorants : Philippe Ballin (soutenance juin 2012), Elias Moufarej (soutenance décembre 2014)

 

L'équipe étudie les effets du confinement d'une vapeur au voisinage d'une paroi -surface idéalement plane- ou dans des interstices par des méthodes lasers de spectroscopie linéaire sub-Doppler en phase vapeur. Le confinement agit individuellement sur les atomes (modification des états d'énergie et des forces de transition), et collectivement (réponse cohérente tenant compte de déphasages variables avec la vitesse atomique).

 

La spectroscopie de réflexion à une interface ("réflexion sélective") sonde une profondeur de l'ordre de lambda/2 pi (~100 nm pour des expériences dans le visible). Cette méthode est utilisée pour des études exhaustives de l'interaction "Casimir-Polder" (CP) en régime de champ proche, alors équivalente à l'attraction de surface van der Waals (potentiel évoluant en -C3i z-3, où z est la distance atome-surface, et C3i un coefficient dépendant du niveau atomique |i>). Cette interaction entre fluctuations dipolaires de l'atome et fluctuations de l'image électrique induite dans la surface, s'interprète aussi comme un effet des fluctuations quantiques du vide, où la paroi impose les conditions aux limites. L'étude d'atomes excités permet des situations de couplage avec les modes de surface ("polaritons"), situés dans des bandes infrarouges. Un succès récent est la mise en évidence d'une dépendance de l'interaction CP avec la température de paroi (fig. 1). L'atome sonde alors l'émission thermique en champ proche des modes de surface. La signature d'un transfert d'énergie à l'atome depuis l'émission thermique de la paroi est en cours de recherche.

 

Après avoir initié une spectroscopie sub-Doppler en nano-cellule (confinement à une dimension), nous développons une spectroscopie de vapeur confinée dans l'espace, par infiltration dans les interstices d'une opale artificielle ou d'un quasi cristal photonique, ou en des milieux poreux (collaboration avec l'Uruguay). De résultats préliminaires sur des transitions moléculaires, plus faibles, ont aussi été obtenus.

 

Fig. 1

Fig. 1 : Dépendance en température du coefficient C3 de Cs(7D3/2) à une interface saphir

 

Contact

Daniel Bloch

 

Références

  1. Laliotis A., Passerat De Silans T., Maurin I., Ducloy M., Bloch D.,
    Casimir-Polder interactions in the presence of thermally excited surface modes,
    Nature Communications, /ncomms5364, (2014)
    .
    cf. aussi http://www.cnrs.fr/inp/spip.php?article3111

  2. Ballin P., Moufarej E., Maurin I., Laliotis A., Bloch D.,
    Three-dimensional confinement of vapor in nanostructures for sub-Doppler optical resolution,
    Applied Physics Letters, 102, 23, 231115, (2013)

  3. Moufarej E., Maurin I., Zabkov I., Laliotis A., Ballin P., Klimov V.V., Bloch D.,
    Infiltrating a thin or single layer opal with an atomic vapour: sub-doppler signals and crystal optics,
    Europhysics Letters, 108, 17008, (2014)
    .

  4. Passerat De Silans T., Laliotis A., Maurin I., Gorza M.-P., Segundo P., Ducloy M., Bloch D.,
    Experimental observations of temperature effects in the near-field regime of the Casimir-Polder interaction,
    Laser Physics, 24, 074009, (2014)
    .

  5. Maurin I., Moufarej E., Laliotis A., Bloch D.,
    Optics of an opal modeled with a stratified effective index and the effect of the interface,
    Journal of the Optical Society of America B, 32, 8, 1761, (2015)
    .

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