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Métamatériaux par auto-assemblage contrôlé de nanoparticules

Directeurs de thèse : Ashod Aradian & Virginie Ponsinet

Les « métamatériaux », matériaux nouveaux aux propriétés électromagnétiques fascinantes (indice de réfraction négatif, propagation des ondes inversée, amplification des ondes évanescentes...), constituent un domaine de recherche en pleine expansion, devenu célèbre en quelques années pour ses applications potentiellement révolutionnaires : « super-lentilles » optiques pour l’imagerie subdiffraction, antennes miniaturisées, magnétisme artificiel, optique de transformation, 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. L’approche innovante développée au Centre de Recherche Paul Pascal 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…), qui sont ensuite dispersés et/ou structurés dans une matrice 2D ou 3D (polymères, copolymères, gels, etc.).

Dans le cadre de la thèse proposée, nous cherchons à approcher de manière graduelle la fabrication de métamatériaux 3D auto-assemblés, en s’appuyant sur les résultats d’une thèse actuellement en cours où sont étudiés les propriétés optiques de systèmes simples de particules dispersées dans des films de polymère. L’objectif sera de franchir une nouvelle étape en étudiant les propriétés de systèmes plus riches et complexes comprenant des nanoparticules cœur-écorce ou anisotropes et en modulant leur organisation dans la matrice.

Utilisant des nanoparticules déjà synthétisées, le/la doctorant/e travaillera sur les aspects de formulation et de physico-chimie afin de les intégrer dans les structures auto-assemblées désirées. Nous étudierons de manière détaillée la structure les systèmes réalisés, ainsi que leurs propriétés optiques, grâce à des techniques de diffusion du rayonnement (rayons X, lumière) , de microscopie, d’ellipsométrie et d’interférométrie.

Ce travail de thèse s’intègrera dans une équipe alliant des approches et des compétences théoriques et expérimentales, de chimie et de physique, dont le projet pluri-disciplinaire « Métamatériaux auto-assemblés » est mené au sein de l’Université de Bordeaux, et en partenariat aux niveaux national (ANR Nanodiellipso) et européen (projet METACHEM coordonné par notre équipe, www.metachem-fp7.eu).

Formation et compétences requises : physico-chimiste expérimentateur/trice (Masters Colloïdes, Polymères, Milieux Dispersés…), avec un goût pour l’électromagnétisme, intéressé/e par un sujet de recherche en émergence, fortement interdisciplinaire.