Explorer les processus d'adsorption dans les résonateurs optiques poreux – EXAPOR

Il est bien connu que la structure des matériaux peut être conçue pour interagir avec la lumière. Ce qui l'est moins, c'est que dans certains cas, cette interaction peut être tellement forte qu'elle peut modifier les propriétés physiques et chimiques du matériau même en l'absence de lumière. Cette approche innovante pour modifier les propriétés de la matière consiste à créer des dispositifs optiques appelés résonateurs, qui interagissent avec les vibrations moléculaires dans l'infrarouge. Cet effet, connu sous le nom de couplage fort vibrationnel, peut entraîner des modifications surprenantes de la réactivité chimique et des propriétés des systèmes liquides ou solides. Étendre ce principe aux matériaux poreux, dans lesquels des molécules de gaz ou de liquide sont adsorbées (et réagissent) à la surface d'un solide, représenterait une nouvelle approche pour des applications telles que le stockage de gaz, la (électro)- catalyse hétérogène ou la détection de vapeurs. Cette approche, jamais rapportée jusqu'à présent, nécessite une expertise multidisciplinaire dans divers domaines : matériaux poreux, plasmonique, strong-coupling, nanofabrication, électrochimie, catalyse. Dans ce projet, trois partenaires aux expertises complémentaires collaboreront pour fabriquer des résonateurs optiques poreux dans lesquels les molécules adsorbées seront fortement couplées avec la lumière lorsqu'elles pénètrent dans les pores, et ce, même en l'absence de lumière. Nous développerons des outils de caractérisation pour étudier les évolutions optiques, structurales et chimiques des résonateurs optiques poreux dans des environnements contrôlés. Des simulations optiques seront utilisées pour concevoir ces dispositifs. En raison de son importance technologique, nous nous concentrerons principalement sur les processus d'adsorption de l'eau dans les matériaux nanoporeux afin de mettre en évidence l'effet du couplage fort vibrationnel sur les transitions de phase ou la réactivité.