Dynamique de nanobulles et nanoplasmas générés autour de nanoparticules plasmoniques irradiées par des impulsions ultracourtes

L'émergence des lasers à impulsion ultrabrèves et des nanotechnologies a révolutionné notre perception et notre manière d'interagir avec l'infiniment petit. Les gigantesques intensités générées par ces impulsions plus courtes que les temps de relaxation ou de diffusion du milieu irradié induisent de nombreux phénomènes non-linéaires, du doublement de fréquence à l'ablation, dans des volumes de dimension caractéristique de l'ordre de la longueur d'onde du laser. En biologie et en médecine, ces phénomènes sont utilisés à des fins d'imagerie multiphotonique ou pour détruire des tissus vivants. L'introduction de nanoparticules plasmoniques, qui concentrent le champ électromagnétique incident dans des régions de dimensions nanométriques, jusqu'à une fraction de la longueur d'onde, amplifie les phénomènes non-linéaires tout en offrant un contrôle beaucoup plus précis de la déposition d'énergie, ouvrant la voie à la détection de molécules individuelles en solution et à la nanochirurgie. La nanochirurgie repose principalement sur la formation d'une bulle de vapeur à proximité d'une membrane cellulaire. Cette bulle de vapeur perce la membrane de manière irréversible,entraînant la cellule à sa mort, ou la perturbe temporairement, ce qui permet d'envisager de faire pénétrer dans la cellule des médicaments ou des brins d'ADN pour de la thérapie génique. C'est principalement la taille de la bulle qui va décider de l'issue de l'irradiation laser. Il est donc nécessaire de contrôler finement les paramètres du laser et la géométrie de la nanoparticule afin d'atteindre l'objectif fixé. Le moyen le plus direct à l'heure actuelle de valider un ensemble de conditions expérimentales est de réaliser l'expérience en laboratoire,ce qui est long et coûteux. Les modèles de dynamique de bulle existants ne prennent pas en compte les paramètres de l'irradiation et ajustent souvent leurs conditions initiales à partir de leurs mesures expérimentales, ce qui limite la portée du modèle au cas pour lequel il est écrit. Ce mémoire se propose de prédire la taille maximale ainsi que la dynamique des bulles générées par des impulsions ultrabrèves en fonction uniquement de la géométrie de la particule et des paramètres du laser, entre autres la durée de pulse, la longueur d'onde centrale et la fluence d'irradiation.