Cristaux liquides photoactifs tout organique pour le stockage optique 3D de données – 3D-ODS

Le stockage et l’archivage de grandes quantités de données (Big Data) constituent un défi technologique majeur, lié à l’évolution des applications informatiques, qui nécessite le développement de matériaux moléculaires innovants. Ce projet pluridisciplinaire 3D-ODS, en plus de son intérêt fondamental, est dédié au développement de films minces photoactifs innovants et stimulables pour l'encodage d'informations tridimensionnelles à haute résolution et à haute densité. Des chromophores mésogèniques originaux, combinant au sein d’une même molécule, plusieurs propriétés synergétiques telles que l'absorption à deux photons, la génération de seconde harmonique, la photodimérisation et la chiralité seront développés. Les propriétés cristal liquide seront exploitées pour générer des matériaux flexibles, stimulables et hautement organisés. Les études photophysiques et les processus d'écriture/lecture dans le volume (3D) seront étudiés par des méthodes laser de pointe.

Les objectifs du projet sont la conception et la caractérisation de nouveaux matériaux cristal liquide actifs en optique non-linéaire et couplés à des entités moléculaires dimérisables par irradiation à 2-photons. Les propriétés photophysiques linéaires et non linéaires des chromophores développés seront étudiés par des techniques de pointes. Notre objectif principal sera consacré à la préparation de films minces à partir de ces chromophores originaux et à leur utilisation pour le stockage de données 3D par focalisation laser. L'utilisation de chromophores actifs en optique non-linéaire permettra l'écriture à la surface des couches minces mais aussi en profondeur. Ainsi, plusieurs niveaux d'écriture seront accessibles et plus d'informations seront stockées dans le volume. Malgré la richesse de cette approche, un nombre limité de tentatives ont été faites jusqu'à présent pour incorporer directement des propriétés optiques non linéaires sur des mésogènes. Cette approche est une alternative élégante aux techniques optiques classiques qui devraient améliorer la capacité de stockage des données à l'intérieur d'un film mince flexible.

Ce projet collaboratif (PRC) implique deux partenaires français (financement ANR) et un partenaire international (fonds propres): Dr Franck Camerel (chercheur CNRS) de l'Institut des Sciences Chimiques de Rennes (UMR 6226, CNRS, Université Rennes 1, France), le Dr Jean-Pierre Malval (Maître de Conférences) de l'Institut des Sciences des Matériaux de Mulhouse (IS2M, UMR 7361, CNRS, Université de Mulhouse, France) et le Pr. Koen Clays de la Division de l'imagerie moléculaire et de la photonique (KU Leuven, Belgique).

Dans le cadre de ce projet aux objectifs ambitieux, nous prévoyons i) la conception de molécules organiques multifonctionnelles cristal liquide, combinant une forte activité en optique non-linéaire et des propriétés de dimérisation sous irradiation à 2-photons, ii) la caractérisation des propriétés optiques linéaires et non-linéaires de ces molécules en solution et à l'état solide, iii) leur mise en forme sous forme de films minces hautement structurés non centrosymétriques et actifs en génération de deuxième harmonique (SHG) et iv) l'utilisation de lasers pulsés et focalisés pour écrire et lire des données en 2D et 3D à l'intérieur des organisations supramoléculaires générées. Le programme de travail proposé est cohérent pour atteindre tous les objectifs du projet sur la période de 48 mois envisagée.