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Propriétés photomécaniques de hybrides azobenzènes

par Rowe Alistair - publié le , mis à jour le

Le greffage de molécules du type azobenzène dans des matrices de type polymère permet de réaliser des objets qui se déforment sous illumination par une lumière polarisée. Il est ainsi possible de façonner optiquement la surface de films minces contenant les molécules d’azobenzène en projetant sur le matériau un motif lumineux. Ce processus très efficace ne nécessite que des doses d’illumination modestes (typiquement 1W/cm2 pendant quelques minutes) pour structurer directement le matériau jusqu’aux échelles de quelques dizaines de nanomètres, sans recourir aux procédés usuels de lithographie qui font intervenir des étapes de développements.

Contacts : Yves Lassailly ou Jacques Peretti

Nous avons étudié ces phénomènes de déformation photo-induite dans ces matériaux dont le processus déclencheur est la photo-isomérisation des molécules d’azobenzène. Nos études s’appuient sur des techniques de microscopie de proximité qui permettent de cartographier, en temps réel, avec la même sonde, le motif optique projeté et la déformation photo-induite du matériau, avec une résolution spatiale inférieure à 50 nm. Ces mesures nous ont permis d’identifier les mécanismes qui gouvernent le déplacement dirigé de matière et conduisent à la formation de reliefs.

Image d’un réseau 3D obtenu par illumination interférentielle d’un film azo-polymère. Le profile topographique montre la couche d’or déposée en incidence rasante d’un seul côté du réseau.

Par ailleurs, en collaboration avec l’Université de Laval (Québec) nous avons mis en évidence, par des expériences de nano-indentation, que la viscosité des films contenant les molécules d’azobenzène change de plus d’un ordre sous lumière alors que la densité de puissance lumineuse est très faible et que la température est loin de la température de transition vitreuse du matériau.

Le contrôle des propriétés photomécaniques des films minces d’azo-matériaux permet l’élaboration de structures hybrides comme des motifs métalliques dont les caractéristiques géométriques sont ajustables. A titre d’illustration la figure ci-dessus représente la topographie d’une structure or/azo-matériau photo-inscrite par projection d’une figure d’interférence. Les structures d’or de 10 nm d’épaisseur ont été réalisées par dépôt en incidence rasante. Typiquement l’amplitude du relief est de 80 nm et la période de 820 nm (voir ici). Ce type de structures métalliques périodiques présentant des propriétés optiques et plasmoniques remarquables, en particulier à cause du couplage des modes plasmons par la diffraction.

Si vous êtes intéressés par un stage ou éventuellement une thèse sur ce sujet, n’hésitez pas à contacter Yves Lassailly ou Jacques Peretti.