Optical trapping and manipulation of chiral microspheres controlled by the photon helicity / Georgiy Tkachenko ; sous la direction de Etienne Brasselet

Date :

Type : Livre / Book

Type : Thèse / Thesis

Langue / Language : anglais / English

Catalogue Worldcat

Cristaux liquides

Optique quantique

Chiralité

Brasselet, Etienne (19..-....) (Directeur de thèse / thesis advisor)

Pouligny, Bernard (Président du jury de soutenance / praeses)

Gleeson, Helen (Rapporteur de la thèse / thesis reporter)

Brevet, Pierre-François (1963-....) (Rapporteur de la thèse / thesis reporter)

Université de Bordeaux (2014-....) (Organisme de soutenance / degree-grantor)

École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde) (Ecole doctorale associée à la thèse / doctoral school)

Université Bordeaux-I (1971-2013) (Autre partenaire associé à la thèse / thesis associated third party)

Laboratoire Ondes et Matière d'Aquitaine (Laboratoire associé à la thèse / thesis associated laboratory)

Résumé / Abstract : Exploiter le degré de liberté angulaire de la lumière pour contrôler les forces optiques ouvre une nouvelle voie pour la manipulation optique de systèmes matériels. Dans ce contexte, notre travail porte sur l’interaction lumière-matière en présence de chiralité, qu’elle soit matérielle ou ondulatoire. Expérimentalement, nous avons utilisé des gouttes de cristaux liquides cholestériques interagissant avec un ou plusieurs champs lumineux polarisés circulairement et nous avons apporté une description quantitative de nos observations. Notre principal résultat correspond à la démonstration que la pression de radiation optique peut être contrôlée par l’hélicité du photon. Ce phénomène est ensuite utilisé, d’une part pour faire une démonstration de principe du tri de la chiralité matérielle via une approche optofluidique et d’autre part pour réaliser un piège optique tridimensionnel sensible à la chiralité de l’objet piégé.

Résumé / Abstract : Exploiting the angular momentum degree of freedom of light to control the mechanical effects that result from light-matter exchanges of linear momentum is an intriguing challenge that may open new routes towards enhanced optical manipulation of material systems. In this context, our work addresses the interplay between the chirality of matter and the chirality of optical fields. Experimentally, this is done by using cholesteric liquid crystal droplets interacting with circularly polarized light and we provide with theoretical developments to quantitatively support our observations. Our main result is the demonstration of optical radiation force controlled by the photon helicity. This phenomenon is then used to demonstrate the optofluidic sorting of material chirality and the helicity-dependent three-dimensional optical trapping of chiral liquid crystal microspheres.