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Influence de l’organisation moléculaire et nanométique de la matière sur les processus photoniques.
Fabrice Charra
DRECAM/SPCSI
Mardi 11/09/2007, 14h00
Amphi. Bloch, Bât. 774, Orme des Merisiers, CEA-Saclay
La photonique comprend l’ensemble les sciences et technologies impliquées dans la production de photons, leur propagation et les conséquences de leur absorption par la matière. Ces phénomènes dépendent des propriétés intrinsèques de ses constituants, molécules ou maille cristalline. Mais ils dépendent aussi fondamentalement de l’organisation de ses constituants à l’échelle moléculaire ou nanométrique, par exemple dans les processus de transferts d’énergie ou dans les transformations structurales photo-induites. L’étude des conséquences photoniques de l’organisation moléculaire et nanométrique de la matière sur les processus photoniques élémentaires à constitué le fil directeur de l’ensemble des travaux de recherche décrits dans ce mémoire. L’influence de la structure microscopique a été d’abord étudiée de manière indirecte, par ses conséquences sur les propriétés photoniques macroscopiques de la matière, c'est-à-dire par la réponse d’un ensemble de constituants élémentaires éventuellement en interaction entre eux. Ainsi, l’induction optique d’excitations électroniques et de mouvements moléculaires a été étudiée par anisotropie (axiale et polaire) induite optiquement. Les effets d’absorption et de fluorescence électro-modulées ont également permis des avancées dans la compréhension de la diffusion et la recombinaison des charges et excitations dans les semi-conducteurs moléculaires. Le tournant des nanosciences a été pris en basant les études expérimentales sur la sonde locale des propriétés photoniques de la matière. Les effets de confinements à l’échelle nanométrique ont alors été étudiés directement à l’échelle atomique ou moléculaire. Le confinement des mouvements de molécules dans des environnements nano-poreux de géométrie contrôlée par auto-assemblage ont été suivis in-situ en temps réel et à l’échelle de la molécule individuelle par microscopie a effet tunnel. Des techniques originales de microcopie optique en champ proche, notamment exploitant les effets de mouvements moléculaires photo-induits, ont montré l’importance du confinement électromagnétique autour de nanostructures métalliques. Enfin, les effets de confinement quantique des électrons on été étudiés en analysant l’émission de lumière accompagnant l’effet tunnel localisé à l’extrémité d’une pointe. Une conséquence technologique possible de ces résultats pourrait être la réalisation de sources de lumière de taille extrêmement petite devant la longueur d’onde émise. Les différentes voies de réalisation de telles sources ainsi que les études restant à faire pour cela ont été analysées. Un point crucial est le contrôle des phénomènes d’extinction des états excités et d’exaltation des champs optiques à l’échelle nanométrique.

 

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