Des nanomatériaux pour la photonique
Les progrès rapides dans les nanomatériaux dotés de surprenantes propriétés optiques, électriques et magnétiques, apportent des éléments de base à un secteur d'importance croissante. Le réseau de formation PHANTASY (Photonic applications of nanoparticle assemblies and systems), financé par l'UE, a regroupé trois partenaires d'Europe avec un du Japon et un de Russie, afin de mettre au point des nanostructures capables de manipuler la lumière. Les scientifiques et les boursiers se sont intéressés aux assemblages colloïdaux, aux nanoparticules, aux oxydes et aux métaux. Les cristaux photoniques sont des structures périodiques capables de contrôler le flux lumineux de diverses manières très intéressantes. Ils disposent en effet de nombreuses surfaces réfléchissantes d'une taille similaire à la longueur d'onde de la lumière incidente, qui leur permettent de forcer la lumière à tourner avec des angles importants, ou même de l'arrêter. Les chercheurs ont fabriqué sur des substrats souples ou rigides des cristaux photoniques colloïdaux auto-assemblés, ainsi que des cristaux mixtes de silice et de polystyrène. Ils ont ensuite comblé les espaces entre les cristaux avec des métaux, des polymères ou des oxydes, par dépôt en couche atomique, puis caractérisé les propriétés des nouveaux systèmes de nanoparticules. Ces nouveaux matériaux peuvent changer de propriété (par exemple la couleur) sous l'influence de stimuli externes comme des contraintes ou un champ électrique. Ils peuvent avoir diverses applications, par exemple dans des circuits optiques pour les communications, ou la collecte et le stockage de l'énergie. Les scientifiques ont aussi travaillé à un système de cristallisation colloïdale métallo-diélectrique pour des circuits plasmoniques, à des transformations optiques et au traitement de l'information quantique. Ils ont ainsi préparé des cristaux mixtes plasmoniques-photoniques, et des réseaux de nanofils métalliques et semi-conducteurs, utilisant comme modèle des canaux d'amiante. L'équipe a aussi synthétisé des structures photoniques revêtues de métal, et étudié en détail divers modes de surface. Les travaux ont montré que des ondulations profondes dans des couches de métal transparentes induisaient un recouvrement des résonances susceptible de faciliter l'intégration photonique et de réduire les coûts de fabrication.
Mots‑clés
Nanomatériaux, photonique, PHANTASY, assemblages de nanoparticules, nano-structures
