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Matériaux sol gel hybrides à base d’azobenzène

par Anne-Marie, Poggi Mélanie - publié le , mis à jour le

Participants :
Khalid Lahlil* , Jean Pierre Boilot , Thierry Gacoin* .
Collaboration avec le groupe EPS du laboratoire (Y.lassailly, J. Peretti).
Ancien doctorant sur le sujet : Nicolas desboeuf (2014).

Dans le cas de films photochromiques, où des molécules de la famille des azobenzènes sont greffées à un réseau minéral à base de silice, l’absorption de lumière induit des cycles successifs d’isomérisation trans-cis-trans qui s’accompagnent d’un mouvement des molécules et d’une déformation de la matrice solide. En champ optique lointain, des réseaux de diffraction de grande efficacité (40%) ont été inscrits à la surface des films. La déformation photo-induite, en éclairant, en champ proche, par la pointe d’une fibre optique amincie, peut être détectée in situ par microscopie à force de cisaillement. Différentes structures (réseaux de plots ou de traits, séquences d’informations binaires...) ont été obtenues avec des dimensions latérales de 50 nm, soit moins d’un dixième de la longueur d’onde. On réalise ainsi des films minces nanostructurés qui peuvent servir de support pour l’élaboration de structures organisées plus complexes dont les propriétés optiques peuvent être ajustées.
Le traitement thermique de nos échantillons laisse dans le matériau une porosité importante. Le spectre de diffraction de la structure dépend très fortement de l’indice du matériau qui pourrait être modifié par le remplissage de cette porosité. La mesure du spectre de diffraction permet alors de détecter de façon très sensible un changement du contenu des pores. On envisage alors la possibilité d’exploiter cette propriété pour la réalisation de capteurs. Des réseaux de métaux nobles peuvent aussi être réalisés par évaporation sur la surface d’un film d’azo-matériau photo-structuré. Dans ce type de structures, les plasmons de surface peuvent être couplés à la lumière via la diffraction. Il en résulte une modification de leur relation de dispersion avec, en particulier, l’ouverture de gaps ouvrant ainsi de nouvelles propriétés de ces cristaux plasmoniques bidimensionnels en fonction de la géométrie du réseau.

Fig : Image d’un échantillon montrant une série de spots diffractant la lumière incidente dans un échantillon avant/apres élimination de l’azobenzène (rouge)dans une matrice de silice.