Matériaux nanocomposites (A. Pillonnet, C. Le Luyer, C. Martinet, A. Pereira, S. Guy, B. Moine)

 

La thématique  ‘matériau’ est une des thématiques historiques de l’équipe ‘films minces’.  L’objectif était de déterminer les mécanismes de structuration des films, c'est-à-dire la croissance, l’organisation et la réactivité des nanocristaux en matrice. Pour cela, plusieurs méthodes d’élaboration, chimiques (voie sol-gel) et physiques (PLD : dépôt par ablation laser), ont été utilisées afin d’explorer  et de comparer l’influence des paramètres. Chaque méthode apporte, par sa spécificité, différentes possibilités de matériaux et de structures.  Les émetteurs terres rares sont principalement utilisés dans cette thématique pour sonder les matériaux à l’échelle nanométrique. 

Les principaux résultats qui découlent de ces études sont d’une part relatif à la méthode PLD avec (i) l’observation de la transition du mode de croissance en ilots ou en films [1] (ii) l’élaboration d’une phase thermodynamiquement hors équilibre, la phase Lu2O3, due à une augmentation du désordre aux petites tailles [2]. D’autre part plusieurs travaux portent sur l’incorporation des nanoparticules luminescentes dans des matrices sol-gel, avec pour objectif initial d'améliorer l’efficacité des guides d’ondes optiques plans. Cette approche a abouti sur une étude originale sur la nucléation d'une phase complexe par interdiffusion de nanostructures hétérogènes, la démonstration a été réalisée pour la phase Pyrochlore Gd2Ti2O7 en comparant l’architecture des nanostructures (nanofilm ou agrégat) [3]. Ces études ont permis de mieux comprendre les effets de taille sur les propriétés de luminescence des ions terres rares dans les équioxydes [1,2,4].

 Le savoir-faire dans la synthèse de nanomatériaux a permis de concevoir des échantillons modèles pour le dévelloppement d'études fondamentales de physique, où les nanostructures peuvent servir de sondes nanométriques d’analyse de processus aux courtes distances, que ce soit l'interaction avec le milieu diélectrique environnant [5,6] ou avec la présence de nanostructures métalliques [7]. Les résultats de ces études peuvent être exploités pour différentes apllications en optique, tels que les revêtements des cellules photovoltaiques, les telecommunications optiques.  Les études qui sont actuellement en dévelloppement sont  :

 

Etude du couplage entre les nanoparticules métalliques (Al,Ag) et les ions terres rares par des systèmes multicouches en vue d'application pour le revetement par conversion sectrale des cellules solaires

Etude menée avec A.M. Jurdyc, A. Berthelot (Equipe Luminescence)
Doctorante : N. Abdellaoui 

 

Influence de l’indice de réfraction local sur les nanoparticules luminescentes

Etude menée avec F. Kultzer, C. Dujardin, J. Houel, G. Ledoux, D. Amans (Equipe Luminescence)
Doctorant : A. Aubrey

 

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Références :

 1/ Pillonnet, A.; Lancok, J.; Martinet, C.; Marty, O.; Bellessa, J.; Garapon, C. Source: JOURNAL OF PHYSICS-CONDENSED MATTER Volume: 18 Issue: 44 Pages: 10043-10058 Published: NOV 8 2006 Title: Structural and optical properties of Eu3+ doped Y2O3 nanostructures embedded in amorphous alumina waveguides prepared by pulsed laser deposition

2/ Martinet, C.; Pillonnet, A.; Lancok, J.; Garapon, C.Source: JOURNAL OF LUMINESCENCE Volume: 126 Issue: 2 Pages: 807-816 Published: OCT 2007 Title: Optical, structural and fluorescence properties of nanocrystalline cubic or monoclinic Eu : Lu2O3 films prepared by pulsed laser deposition

3/ Pillonnet, A.; Le Bihan, V.; Masenelli, B.; Ledoux, G.; Marty, O.; Melinon, P.; Dujardin, C.Source: ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES Volume: 2 Issue: 5 Pages: 1543-1547 Published: MAY 2010 Title: Thin Film Growth Using Hetero Embryo: Demonstration on Pyrochlore Phase

4/Pillonnet, A.; Pereira, A.; Marty, O.; Champeaux, C.Source: JOURNAL OF PHYSICS D-APPLIED PHYSICS Volume: 44 Issue: 37 Article Number: 375402 Published: SEP 21 2011 Title: Valence state of europium doping ions during pulsed-laser deposition

5/ LeBihan, V.; Pillonnet, A.; Amans, D.; Ledoux, G.; Marty, O.; Dujardin, C. Source: PHYSICAL REVIEW B Volume: 78 Issue: 11 Article Number: 113405 Published: SEP 2008Title: Critical dimension where the macroscopic definition of refractive index can be applied at a nanometric scale

6/ Pillonnet, A.; Fleury, P.; Chizhik, A. I.; Chizhik, A. M.; Amans, D.; Ledoux, G.; Kulzer, F.; Meixner, A. J.; Dujardin, C. Source: OPTICS EXPRESS Volume: 20 Issue: 3 Pages: 3200-3208 Published: JAN 30 2012 Title: Local refractive index probed via the fluorescence decay of semiconductor quantum dots

7/ Pillonnet, A.; Berthelot, A.; Pereira, A.; Benamara, O.; Derom, S.; des Francs, G. Colas; Jurdyc, A. -M. Source: APPLIED PHYSICS LETTERS Volume: 100 Issue: 15 Article Number: 153115 Published: APR 9 2012 Title: Coupling distance between Eu3+ emitters and Ag nanoparticles

 

 

 

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