Elaboration de nouveaux matériaux hybrides à base de gels d'oxyde de titane pour applications en photonique – LaGel

Le projet scientifique proposé concerne le Génie de l'élaboration des matériaux. Certes si l'étape élaboration est fondamentale, la compréhension de la relation élaboration-propriétés l'est tout autant. Il comporte trois volets : - (I) réaliser un réacteur « sol-gel-hybride » pour l'élaboration du matériau (incluant le dopage) et mener à bien les études cinétiques de croissance aux échelles nano, sub-micro et micrométriques. Celles-ci nécessitent, entre autres, le développement d'outils appropriés pour des mesures in-situ de composition chimique ainsi que de taille de clusters et de nanoparticules. - (II) Réaliser le dopage cationique/anionique des matériaux afin d'introduire de nouveaux niveaux électroniques dans le domaine d'énergie de transparence du matériau. Il s'agit, par exemple, de créer un niveau électronique d'une énergie 3,1 eV au dessus de la bande de valence (3,1 eV correspond à une longueur d'onde de 400 nm). L'utilisation d'un laser Ti:saphir (longueur d'onde d'émission de 800 nm) permettra alors d'amplifier le taux de transfert électronique à deux photons vers les cations Ti4+. - (III) Etudier, en corrélation avec le processus d'élaboration, les propriétés optiques et le transport électronique induit par la lumière dans ces matériaux. Une modélisation théorique incluant processus cinétiques, dynamique des transferts de charges, propagation de la lumière dans de tels matériaux accompagnera cette étude. Ces expériences permettront de comprendre les propriétés spécifiques de tels matériaux et de déterminer les paramètres fondamentaux les régissant. - Chacun de ces trois volets sera réalisé plus spécifiquement par une des équipes participant au projet. Le premier concernant le réacteur sol-gel-hybride sera assuré par le LIMHP. Le LCMCP assurera le second volet en développant la synthèse de matériaux hybrides dopés. Quant au dernier, mêlant la physique des lasers et optique sera assuré par le LPL. L'expertise de chacune de ces équipes dans leur domaine spécifique est internationalement reconnue. La mise en commun de leurs compétences doit permettre une avancée forte dans l'optimisation du procédé d'élaboration et des propriétés d'un tel matériau. - L'objectif ultime de ce projet est de montrer les propriétés exceptionnelles de microstructuration 3D d'un matériau hybride à base de TiO2 et de réaliser celle-ci par la mise en ¿uvre de pulse de faible énergie (nJ/pulse) issu d'un laser Ti:saphir. ...