ày 19 tháng 1 năm 2015 vừa qua, nghiên cứu sinh Đỗ Mai Trang, giảng viên Khoa Vật Lí, đã bảo vệ thành công luận án tiến sĩ tại trường Đại học sư phạm cao cấp Cachan, Cộng hoà Pháp (Ecole normal supérieure de Cachan, France).

Luận án với tiêu đề: “Fabrication of submicrometer 3-Dimensional structures by one-photon absorption direct laser writing and applications” (Chế tạo và ứng dụng các cấu trúc tinh thể quang 3 chiều bằng kĩ thuật ghi trực tiếp bằng laser dựa trên nguyên lí hấp thụ 1 photon); Chuyên ngành: Quang học Nano (Nano-optics).

Hội đồng thẩm định luận án gồm 6 thành viên: GS. TS. Isabelle Ledoux-rak (Chủ tịch Hội đồng), GS. TS. Bruno Bêche, PGS. TS. Delphine Marris-Morini, PGS. TS Etienne Brasselet, PGS. TS Sylvain Girard và PGS. TSKH. Ngoc Diep Lai. Người hướng dẫn khoa học: PGS. TSKH. Ngoc Diep Lai.

Kết quả bảo vệ theo đánh giá của Hội đồng chấm luận án: Xuất sắc.

- Những nội dung chính của luận án:

1. Xây dựng thành công lí thuyết chùm laser hội tụ trong môi trường hấp thụ trong các điều kiện biến đổi liên tục của các thông số thực nghiệm (chiết suất môi trường, hệ số suy giảm, khẩu độ số...). Khảo sát các lời giải số và lựa chọn được các thông số tối ưu áp dụng trong các kĩ thuật hiển vi và ghi trực tiếp bằng laser (direct laser writing).

2. Chế tạo thành công các cấu trúc tinh thể quang (photonic crystals) thấp chiều (1D) và các cấu trúc nhiều chiều (2&3D) ở thang dưới micromet bằng kĩ thuật ghi trực tiếp bằng laser trên vật liệu polyme cảm quang (photoresist material).

3. Đề xuất và áp dụng thành công kĩ thuật bù trừ (compensation technique) nhằm nâng cao chất lượng của các cấu trúc được chế tạo.

4. Giải quyết trọn vẹn bài toán coupling một đơn hạt nano phát xạ (single emitter) vào trong một cấu trúc polyme bất kì. Quan sát thực nghiệm sự khuếch đại quang học của hiệu suất thu nhận hạt photon (photon collection efficiency). Dựa trên mô phỏng dùng phương pháp Finite-Difference Time-Domain (FDTD) khẳng định được tính đúng đắn của bài toán coupling.

NCS trình bày luận án trước Hội đồng

- Những đóng góp của luận án:

1. Nghiên cứu đã đưa ra được lời giải chặt chẽ cho bài toán chùm laser hội tụ trong môi trường hấp thụ. Các lời giải số khảo sát đầy đủ các tham số phụ thuộc để hiểu rõ cấu trúc của trường hội tụ. Kết quả lí thuyết của luận án có thể được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực hiển vi quang học trong phạm vi giới hạn nhiễu xạ.

3. Lần đầu tiên chứng minh bằng cả lí thuyết lẫn thực nghiệm về việc chế tạo thành công các cấu trúc tinh thể quang 3 chiều ở thang dưới micromet bằng kĩ thuật ghi trực tiếp bằng laser dựa trên cơ chế hấp thụ 1-photon. Ngoài ra, kĩ thuật này cũng cho phép chế tạo một cấu trúc bất kì (micropilar, microsphere, volumetric structures…) ứng dụng trong các hộp (buồng) vi cộng hưởng và nguồn phát đơn photon trong bộ vi xử lí truyền thông lượng tử.

4. Phương pháp coupling một đơn hạt phát xạ vào trong cấu trúc nano và micromet mở ra một hướng nghiên cứu các tính chất quang học phát xạ của đơn hạt và tương tác giữa các đơn hạt định xứ trong các cấu trúc giam hãm và khuếch đại quang học.  

Các kết quả của luật án đã được báo cáo trong các hội nghị quốc tế và và đăng tải trên các tạp chí uy tín hàng đầu tuốc tế trong lĩnh vực quang học nano, một số công trình được liệt kê dưới đây (có link liên kết kèm theo):

1.      Do, M. T., Nguyen, D. T. T., Ngo, H. M., Ledoux-Rak, I., and Lai, N. D., Controlled coupling of a single nanoparticle in polymeric microstructure by LOPA-based direct laser writing technique, Nanotechnology (accepted, provisionally scheduled for March 2015) (Impact Factor: 3.672).

Link: http://iopscience.iop.org/0957-4484/page/Forthcoming%20articles

2.      Nguyen, T. T. N, Luong, M. H., Do, M. T., Kieu, D. M., Q. Li, Nguyen, D. T. T., Tong, Q. C., Ledoux-Rak, I., and Lai, N. D., Micro and nanostructuration of polymer materials and applications, Invited Paper, proc. SPIE 9171, Nanobiosystems: processing, Characterization, and Applications VII, 91710O (2014).

Link: http://proceedings.spiedigitallibrary.org/proceeding.aspx?articleid=1901222

3.      Li, Q., Do, M. T., Ledoux-Rak, I., and Lai, N. D., Three-dimensional optical addressing by ultralow one-photon absorption microscopy, proc. SPIE 9131, Optical Modeling and Design III, 91310Q (2014).

Link: http://proceedings.spiedigitallibrary.org/proceeding.aspx?articleid=1867991

4.      Do, M. T., Li, Q., Ledoux-Rak, I., and Lai, N. D., Optimization of LOPA-based direct laser writing technique for fabrication of submicrometric polymer two- and three-dimensional structures, proc. SPIE 9127, Optical Modelling and Design III, 91310Q (2014).

Link: http://proceedings.spiedigitallibrary.org/proceeding.aspx?articleid=1868404

5.      Do, M. T., Nguyen, T. T. N., Li, Q., Benisty, H., Ledoux-Rak, I., and Lai, N. D., Submicrometer 3D structures fabrication enabled by one-photon absorption direct laser writing, Microsystem Technologies 20(2), 1432–1858 (2014) (Impact Factor: 1.02).

Link: http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs00542-014-2096-9

6.      Do, M. T., Li, Q., Nguyen, T. T. N., Ledoux-Rak, I., and Lai, N. D., One-photon absorption direct laser writing: A novel approach for fabrication of three-dimensional sub-micrometric structures,  proc. CLEO EUROPE/IQEC 978-1-4799-0593-5 (2013).

Link: http://ieeexplore.ieee.org/xpl/articleDetails.jsp?arnumber=6800981 

7.      Do, M. T., Li, Q., Nguyen, T. T. N., Benisty, H., Ledoux-Rak, I., and Lai, N. D., Submicrometer 3D structures fabrication enabled by one-photon absorption direct laser writing, Opt. Express 21, 20964–20973 (2013) (Impact Factor: 3.525).

Link: http://www.opticsinfobase.org/oe/abstract.cfm?uri=oe-21-18-20964

8.      Li, Q., Do, M. T., Ledoux-Rak, I., and Lai, N. D., Concept for three-dimensional optical addressing by ultralow one-photon absorption method, Opt. Lett. 38, 4640–4643 (2013) (Impact Factor: 3.179).

Link: http://www.opticsinfobase.org/ol/abstract.cfm?uri=ol-38-22-4640