Inscription multicolore reconfigurable haute résolution – Upcolor

Ce projet JCJC accompagne la création, en 2010 au LabHC, d’une équipe-projet intitulée « nanoparticules et sol-gel pour la photonique » regroupant l’ensemble des participants à ce projet et dirigée par la porteuse de ce projet JCJC. Cette création tend à rendre autonome un nouvel axe de recherche du LabHC, initié par la porteuse du projet il y a trois ans, suite à une conversion thématique. Par ce projet JCJC, la porteuse se démarque nettement des études fondamentales qu’elle a menées jusqu’alors pour donner une dimension plus applicative à ces travaux sur les nanoparticules.

Les travaux que nous proposons de réaliser ont pour objectif de développer :
- un savoir-faire pour l’inscription rapide de micro-motifs multicolores, reconfigurables ou permanents, par une voie « tout optique » et par une voie « électrique ». L’approche « tout optique » est basée sur l’usage de lasers émettant à différentes longueurs d’onde UV et visibles et permet le traitement de larges surfaces avec une résolution supérieure au micromètre. L’inscription électrique est basée sur l’usage d’un microscope à force atomique et permet de réaliser des motifs colorés avec une résolution sub-micrométrique. Elle peut éventuellement être couplée au procédé optique. Ce savoir-faire est basé sur l’usage de matrices d’oxyde de titane dans lesquelles, successivement, nous réduirons et oxyderons des nanoparticules métalliques.
- des connaissances, sur les interactions lumière-matière à l’origine de la formation et de la déformation des nanoparticules métalliques, sur la couleur d’ensembles de nanoparticules (NP hétérogènes et diluées ; NP homogènes et de forme particulière ; NP en interaction forte) et sur le couplage plasmonique entre nanoparticules métalliques proches.

Le savoir-faire que nous développerons vise à offrir une technique d’écriture directe de motifs colorés reconfigurables ne nécessitant aucun post-traitement chimique ou thermique. Il est basé sur la maîtrise des conditions de croissance de nanoparticules métalliques dans des matrices solides d’oxyde de titane poreux et tire bénéfice du caractère photochromique de ces composés. Ce savoir-faire, qui s’appuie à la fois sur la synthèse et le dépôt de films par voie sol-gel, sur la maîtrise de procédés d’inscription et sur une modélisation appropriée présente les caractéristiques innovantes suivantes :
- inscription des motifs multicolores sur un même support.
- résolution sub-micrométrique.
- inscription réversible ou permanente (au choix).
- durée d’inscription courte (de l’ordre de quelques secondes).
Le support couleur ré-inscriptible haute résolution que nous développerons complète bien les solutions de photo-inscription proposées aujourd’hui et devrait trouver des applications dans des domaines tels que la reproduction d’images, le stockage de données ou le marquage de produits à des fins de traçabilité ou de lutte anti-contrefaçon.

Une des forces de ce projet repose sur la pluridisciplinarité des compétences qu’il regroupe. En effet, le projet fait appel à des chimistes pour l’élaboration par voie sol-gel des couches mésoporeuses et leur caractérisation structurale aux échelles atomique et nanométrique, des physiciens du solide et des opticiens pour le développement des procédés d’inscription mais aussi pour la caractérisation optique et structurale des nanoparticules formées au sein des matrices et enfin des théoriciens en optique électromagnétique pour la modélisation des propriétés optiques des nanomatériaux. Toutes ces compétences sont regroupées au sein de l’équipe-projet formée au LabHC.