Soutenance de thèse de ALLARD Valentin
Titre de thèse
Microscopie optique de champ proche : de l'analyse quantitative de couches minces diélectriques à l'étude qualitative de biomatériaux.
Nearfield optical microscopy: from quantitative analysis of dielectric thin films to qualitative study of biomaterials
Résumé de la thèse
La microscopie optique en champ proche permet de dépasser la limite de diffraction et d'accéder à une résolution nanomètrique, indépendante de la longueur d'onde. Parmi ses configurations, la microscopie s-SNOM (textit{scattering-Scanning Nearfield Optical Microscopy}) se distingue par l'utilisation d'une pointe nanomètrique éclairée, générant un champ confiné dont le couplage avec l'échantillon fournit des informations locales. Ces interactions, complexes, rendent difficile la conversion du signal en données quantitatives fiables. Ainsi, malgré son fort potentiel, la technique reste surtout exploitée pour des mesures qualitatives. Ce manuscrit présente deux volets complémentaires. Le premier concerne l'élaboration d'une méthodologie d'analyse quantitative appliquée à des couches minces diélectriques dans le visible. Des échantillons étalons aux épaisseurs et indices contrôlés ont été développés pour étudier l'influence de ces paramètres sur l'interaction en champ proche. Les mesures ont été comparées à des modèles numériques, permettant une interprétation physique des résultats. Ce travail se distingue par une approche de quantification adaptée à un domaine où les études restent rares et techniquement exigeantes. Le second volet porte sur une étude qualitative des mécanismes de récalcitrance de la lignine dans les parois cellulaires du bois. Des échantillons biomimétiques ont été analysés en s-SNOM infrarouge afin de visualiser la distribution de lignine et d'évaluer son interaction avec les fibrilles de cellulose-hémicellulose. Ce travail illustre le potentiel du s-SNOM, tant pour l'analyse quantitative que pour l'exploration qualitative de matériaux complexes.
Thesis resume
Near-field optical microscopy enables overcoming the diffraction limit and achieving nanometric resolution, independent of the illumination wavelength. Among its configurations, scattering-type Scanning Near-field Optical Microscopy (s-SNOM) is distinguished by the use of an illuminated nanometric tip that generates a confined field whose coupling with the sample provides local information. These complex interactions make it difficult to convert the detected signal into reliable quantitative data. Thus, despite its strong potential, the technique is still mainly employed for qualitative measurements. This manuscript presents two complementary parts. The first focuses on the development of a quantitative analysis methodology applied to dielectric thin films in the visible range. Reference samples with controlled thicknesses and refractive indices were fabricated to study the influence of these parameters on near-field interactions. Measurements were compared with numerical models, allowing a physical interpretation of the results. This work stands out by proposing a quantification approach adapted to a domain where studies remain scarce and technically demanding. The second part addresses a qualitative study of lignin recalcitrance mechanisms in wood cell walls. Biomimetic samples were analyzed using infrared s-SNOM to visualize lignin distribution and to assess its interaction with cellulose-hemicellulose fibrils. Overall, this work highlights the potential of s-SNOM for both quantitative analysis and qualitative exploration of complex materials.