Le Centre de recherche

Nos tutelles

Rechercher




Accueil du site > Reserve Emploi / Thèse / Stages > Sujets de thèses 2008-2011 proposés au CRPP

Métamatériaux par dispersion et auto-assemblage contrôlé de nanoparticules

Directeurs de thèse : Ashod Aradian & Virginie Ponsinet

Les « métamatériaux », matériaux nouveaux aux propriétés électro-magnétiques fascinantes (indice de réfraction négatif, propagation des ondes inversée, amplification des ondes évanescentes...), constituent un domaine de recherche en pleine explosion, devenu célèbre pour ses applications potentiellement révolutionnaires : "super-lentilles" optiques pour l’imagerie subdiffraction, antennes miniaturisées, voire invisibilité...

Ces propriétés nouvelles reposent sur la présence dans le métamatériau de « résonateurs » microscopiques capables d’engendrer des réponses électriques et magnétiques bien choisies. Une approche innovante est de fabriquer des métamatériaux par auto-assemblage dirigé : dans ce cas, les résonateurs sont des nano-objets synthétisés chimiquement, de taille et de forme contrôlées (sphères, bâtonnets, particules cœur-écorce de taille nanométrique…), dispersés et/ou structurés dans une matrice 3D (gel, cristal liquide…).

Dans le cadre de cette thèse, il est proposé d’approcher de manière graduelle la fabrication de métamatériaux 3D auto-assemblés à base de nanoparticules, en partant d’abord de systèmes très simples, pouvant être rapidement fabriqués, puis en s’appuyant sur l’expérience ainsi acquise pour aller progressivement vers des systèmes plus complexes selon le schéma suivant :

1) Dispersions de nanoparticules d’or (ε < 0) dans une matrice polymère diélectrique amorphe (ε > 0), dans le but d’obtenir des milieux optiques effectifs originaux de permittivité comprise entre 0 et 1. Outre les aspects de mise au point et de caractérisation de la procédure de dispersion, le doctorant effectuera la caractérisation optique du matériau obtenu. Les résultats expérimentaux seront comparés aux prédictions théoriques développés en parallèle dans l’équipe.

2) Métamatériaux 3D par dispersion de particules à écorce d’or et cœur ferroélectrique. Ces systèmes pourront induire non seulement une permittivité εeff contrôlée mais surtout une perméabilité magnétique μeff ≠ 1, offrant ainsi l’espoir de réaliser un des tous premiers métamatériaux 3D dans le domaine visible. Les aspects de caractérisation optique, plus ardus, nécessiteront l’appui de collaborations, à Bordeaux même et avec nos partenaires européens.

3) Obtention de métamatériaux à gradients de propriété. En utilisant des techniques de microfluidique permettant de créer des mélanges à gradients parfaitement contrôlés (collaboration Rhodia « Laboratoire du Futur »), le doctorant cherchera à créer des métamatériaux dont le couple (εeff, μeff) dépendra de l’espace, ouvrant ainsi la voie à des applications potentielles nombreuses.

Techniques abordées : rayons X, diffusion de la lumière, microscopie électronique (TEM, MEB) ellipsométrie, caractérisation optique, …

Profil recherché : Physico-chimiste ayant un goût pour l’optique et l’électromagnétisme, intéressé par un sujet de recherche en émergence et interdisciplinaire.

Financement espéré : BDI