Manipulation d'énergie thermique avec des ondes de surface électromagnétique aux échelles micro- et anoscopiques / Sergei Gluchko ; sous la direction de Sebastian Volz et de Thomas Antoni

Date :

Type : Livre / Book

Type : Thèse / Thesis

Langue / Language : français / French

Langue / Language : anglais / English

Catalogue Worldcat

Transfert de chaleur

Conductivité thermique

Ondes de surface

Phonons

Polaritons

Rayonnement thermique

Spectroscopie infrarouge

Volz, Sebastian (Directeur de thèse / thesis advisor)

Antoni, Thomas (1984-....) (Directeur de thèse / thesis advisor)

Greffet, Jean-Jacques (1959-....) (Président du jury de soutenance / praeses)

Robert-Philip, Isabelle (Rapporteur de la thèse / thesis reporter)

Rossi, Alfredo de (Rapporteur de la thèse / thesis reporter)

Joulain, Karl (Membre du jury / opponent)

Lemonnier, Denis (1957-....) (Membre du jury / opponent)

Soufiani, Anouar (1958-....) (Membre du jury / opponent)

Université Paris-Saclay (2015-2019) (Organisme de soutenance / degree-grantor)

École doctorale Sciences mécaniques et énergétiques, matériaux et géosciences (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....) (Ecole doctorale associée à la thèse / doctoral school)

CentraleSupélec (2015-....) (Autre partenaire associé à la thèse / thesis associated third party)

Laboratoire d'énergétique moléculaire et macroscopique, combustion (Gif-sur-Yvette, Essonne) (Laboratoire associé à la thèse / thesis associated laboratory)

Résumé / Abstract : Les phonons polaritons de surface (SPhPs) sont des ondes électromagnétiques de surface évanescentes générées par le couplage phonon-photon et se propageant le long d’une interface entre un milieu polaire (tel que SiO2 et SiC) et un diélectrique. Dans ce mémoire, nous nous intéressons à de possibles applications des SPhPs pour améliorer les performances thermiques des nanosystèmes, en focalisant leur énergie thermique avec des micro- et nanostructures, en réduisant leurs angles de diffraction à travers des ouvertures sub-longueur d’onde, et en démontrant leur émission thermique cohérente large-bande. Nous avons aussi effectué des mesures par microscopie spectrophotométrique infrarouge de micro-objets et démontré l’excitation thermique de modes de grandes longueurs de propagation dans un large domaine spectral. Nos résultats sont obtenus sur des bases à la fois théoriques, de simulations numériques et expérimentales. Ces travaux sont pertinents dans les domaines liés au transfert thermique, à l’optique infrarouge, au rayonnement thermique de champ proche, à la microscopie infrarouge, et à la polaritonique.

Résumé / Abstract : Surface phonon-polaritons (SPhPs) are evanescent electromagnetic surface waves generated by the phononphoton coupling and that propagate along the interface of a polar medium (such as SiO2 and SiC) and a dielectric one. In this work, we investigate possible applications of SPhPs for enhancing the thermal performance of micro- and nanoscale devices, focusing of thermal energy with micro-structures, decreasing the diffraction angles of infrared radiation on subwavelength apertures, and demonstrating broadband coherent thermal emission. We also perform infrared spectroscopy microscopy measurements of microscale objects and demonstrate long-range thermally excited surface modes in a broad frequency range. The results presented in this thesis can have possible applications in fields related to heat transfer, infrared optics, near-field thermal radiation, infrared microscopy, and polaritonics.