Mais que sont les Plasmons?

Nous avons une nouvelle recrue au sein de Strip Science: KaM! KaM nous a contacté spontanément après avoir discuté avec Barbu lors du Festiblog et c’est avec plaisir que nous allons agréger ses billets de vulgarisation scientifique dessinés sur la Plateforme. Quand on rejoint la plateforme, la coutume veut que chaque nouveau membre se présente sur notre liste de diffusion. C’est ce qu’à fait KaM en nous écrivant:

Je m’appelle Camille, j’ai 24 ans. Je viens de recevoir mon diplôme d’ingénieur, et je commence une thèse en mathématiques appliquées. J’aime les maths, mais les sciences en général, et je dessine le plaisir. J’ai ouvert un blog depuis quelques mois (http://elacave.lmdb.eu/kam) dans lequel je m’amuse à raconter des anecdotes de prépa, des blagues de science…

Ben du coup, quelques membres ont voulu en savoir plus sur sa thèse… Et là, c’est la panique! Voici sa première réponse:

Je travaille sur ce qu’on appelle les plasmons de surface, ce sont des ondes qui se propagent à l’interface entre un diélectrique et un métal (excité à haute fréquence). Mathématiquement le problème qui régit ces phénomènes pose des questions d’existence et unicité des solutions et demande un cadre particulier pour les étudier, voir la forme analytique de ces plasmons… Et comme c’est maths appli il y a des simulations numériques à faire, et ce qui nous intéresse c’est quand l’interface entre les 2 milieux présente des coins (parce que c’est le plus difficile). Donc voilà je fais mumuse avec des équations type équations de Maxwell en harmonique, des espaces super bizarres, et je fais des jolies vidéos avec Matlab.

Du coup on lui demande de nous expliquer ça un peu plus en détail (et avec des mots un peu moins compliqué). Et bing on se prend ça dans la tronche:

Il se trouve que maintenant on essaie de transmettre de l’information, non plus par signal électrique, mais par la lumière. Pour cela on étudie donc les ondes électromagnétiques. Vous considérez deux milieux : un diélectrique (par exemple l’air, le vide) et un métal. Ces deux milieux sont caractérisés par une permittivité électrique epsilon et une perméabilité magnétique mu. Pour le diélectrique, ces deux constantes sont positives. Mais pour le métal c’est différent! mu est positif, et epsilon est en fait complexe : la partie imaginaire de cette permittivité étant responsable des pertes par effet Joule. Lorsque vous excitez le métal à haute fréquence (en général des fréquences optiques), on peut négliger cette partie partie imaginaire, et là, tenez-vous bien, la partie réelle de epsilon est négative. 
Bon concrètement ça ne vous avance pas trop pour le moment. Vous avez vos équations et là le plus important c’est de noter que epsilon change de signe lorsqu’on passe d’un milieu à l’autre! Ce changement de signe fait que, lorsqu’on envoie une onde sur le métal elle ne peut pas le traverser, mais seulement se propager sur l’interface!! D’où les plasmons de surface. Allez  pour vous représenter ce que c’est  : d’un côté un métal, de l’autre le vide, et entre les deux un plasmon!
D’un point de vue plus mathématique, ce qui m’intéresse c’est ce changement de signe car pour montrer l’existence et l’unicité de ces solutions (les plasmons), il faut travailler dans un cadre fonctionnel particulier. Pour ceux qui sont maso, ce sont les espaces de Sobolev à poids ^^. Il y a plein de jolies questions sur ces problèmes : étude des valeurs propres de l’opérateur, les questions de discrétisation, qu’est-ce qui passe si l’interface présente des coins….
Bon autant dire que la plupart des membres de Strip Science était paumée! D’ailleurs Karim Madjer, l’auteur de Sweet Random Science, a dessiné ce petit strip en Réaction:
Mais KaM a finalement décidé de nous expliquer son sujet en dessin, et c’est beaucoup plus clair!
Ben je sais pas pour vous, mais moi j’ai l’impression d’avoir finalement compris ce que c’était qu’un plasmon. Cool non?

Une réflexion au sujet de « Mais que sont les Plasmons? »

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