Projet ANR-07-BLAN-0315 – Photohybrid : Elaboration en champ proche de nanoparticules hybrides pour la photonique
Programme : Blanc (BLANC) 2007
Année de financement : 2007
Coordinateur du projet : UNIVERSITE DE TECHNOLOGIE DE TROYES (UNIVERSITE DE TECHNOLOGIE DE TROYES)
Partenaires : Université de Bourgogne; Université de Haute-Alsace; Université de technologie de Troyes
Montant : 482000.0 euros
Date de début : 2007
Durée : 36 mois
Résumé : L'objectif de ce projet est la mise en oeuvre de nanoparticules hybrides (NPH) présentant de nouvelles fonctionnalités pour la nanophotonique. Le champ proche optique généré par des nanoparticules métalliques sera utilisé comme source d'énergie pour induire une photopolymérisation locale, permettant ainsi la photosynthèse de nouveaux nanoobjets hybrides métal / polymère. Deux types de NPH seront ainsi synthétisées : les NPHs passives (à indice effectif modulable) et les NPH actives (par exemple à luminescence accordable). Le caractère innovant de cette approche réside, premièrement, dans l'utilisation de sources d'énergie (chaleur, photon) confinées et intenses pour modifier la matière à l'échelle nanométrique et, deuxièmement, en l'intégration de cette source de lumière comme composante du matériau hybride final permettant une transmission de la lumière optimale. Ce projet est articulé autour de trois objectifs interconnectés. Le premier est l'étude du champ proche optique de nanoparticules métalliques. Le second est la compréhension de l'interaction champ proche/matériaux polymères et enfin le dernier sera la synthèse et l'étude des nanoparticules hybrides. De plus, les nouvelles nanoparticules hybrides ainsi créés seront potentiellement intéressantes pour des applications de marquage anti-falsification, d'optoélectronique intégrée, de capteurs adaptatifs ou encore de source de photons confinée ajustable en longueur d'onde. Depuis une dizaine d'années, les propriétés physiques (optiques, thermiques...) des nano particules métalliques suscitent un intérêt croissant aussi bien dans les communautés de physiciens que celles de chimistes et biologistes. Ces propriétés sont variées, riches et complexes. Elles inclus l'effet de pointe optique, la résonance plasmons, l'exaltation locale de champ et la photoluminescence large bande. Compte tenu des applications potentielles nombreuses, le contrôle et l'optimisation de ces effets représentent un challenge qui restera d'actualité encore pendant de longues années. Jusqu'ici ici l'approche principale consiste à jouer sur la géométrie, et notamment sur la forme des nanostructures, ainsi que sur la distance entre voisins, afin de contrôler les résonances plasmon. La seconde approche consiste à exploiter l'influence qu'a l'environnement diélectrique sur la résonance de la particule. Cette dépendance est à la base du principe de fonctionnement des nanocapteurs à plasmons de surface. L'approche proposée dans ce projet consiste à modifier à l'échelle nanométrique l'environnement physico-chimique de la nano particule métallique par des processus photochimiques locaux et anisotropes initiés par le champ proche optique de la particule elle-même. Le projet est divisé en 3 tâches élémentaires (TE) et repose sur la complémentarité de trois groupes de recherche. L'ICB est un laboratoire reconnu pour ses études tant théoriques qu'expérimentales sur la plasmonique et sera en charge de l'étude optique des nanoparticules métalliques (TE1). La seconde tâche (TE2) concerne les différents types de matériaux photosensibles utilisés. Le DPG est un groupe majeur en France dans le développement de nouvelles macromolécules photosensibles et sera responsable de la synthèse des nouvelles formulations (TE2). Enfin, l'ICD-LNIO possède en son sein une grande expertise dans l'interaction matériau-champ proche optique (TE3). La première année du projet est consacrée au développement et à la caractérisation de nouvelles nanosources photoniques basées sur l'exaltation du champ électromagnétique autour de nanoparticules métalliques (TE1). Les nanostructures métalliques seront fabriquées par lithographie électronique et par synthèse organo-métallique et caractérisées en terme de cartographie et de quantification du facteur d'exaltation du champ EM généré. Parallèlement, la synthèse et des études préliminaires des deux types de matériaux photosensibles seront menées : solutions photopolymérisables (polymère et hybride sol-g