Mes travaux de thèse rentraient dans le cadre de l’ANR Photoflex (2013-2016) qui visait à mettre au point une technologie d’impression laser sans contact, adaptable à l’industrie, de motifs actualisables ou permanents à caractères uniques sur tout type de support, en particuliers des supports souples. Nous rapportons la synthèse par technique de pulvérisation magnétron en mode réactif et à température ambiante de films minces nanocomposites photochromes à base de nanoparticules d’Ag entre deux couches nanoporeuses de TiO2. Ces films sont déposés sur des substrats souples tels qu'un plastique transparent (PET) et un papier diffusant. Nous montrons que lorsque le TiO2 est élaboré en régime de pulvérisation élémentaire, le film nanocomposite est coloré en raison de la présence de nanoparticules d’Ag métalliques induisant une bande de résonance plasmon de surface localisée dans le visible. Tandis qu'en régime de pulvérisation composé, le film nanocomposite est incolore. Par des mesures optiques in situ, nous avons pu montrer que l’Ag s’oxyde lors de son recouvrement par le TiO. Nous avons démontré que les échantillons incolores peuvent se colorer sous insolation laser UV (244 nm) due à la réduction de l’Ag oxydé puis à la croissance de nanoparticules d’Ag métalliques par coalescence ou par mûrissement d’Ostwald. De plus, l’insolation laser visible (647 nm) à de faibles éclairements (quelques W/cm2) de ce film ou du film initialement coloré donne lieu à des changements morphologiques des nanoparticules d’Ag qui modifient l’absorbance du film et entraînent une modification de la coloration de l’échantillon. Nous avons étudié l’influence des conditions de dépôt (épaisseur de recouvrement des nanoparticules, épaisseur de la sous-couche de TiO2, quantité d’Ag, temporisation après dépôt d’Ag, traitement plasma des nanoparticules d’Ag, multicouches) afin d’optimiser (amplitude et rapidité) les effets de photochromisme. Tous les mécanismes de photochromisme sont répétables durant des processus cycliques d'insolation UV/Visible. Pour de forts éclairements en laser visible (plusieurs dizaines de kW/cm2), nous avons observé sur des films nanocomposites déposés sur verre, des changements de couleurs dépendants de la direction de polarisation du faisceau sonde, liés à la croissance thermique et à l’auto-organisation de l'Ag selon un réseau périodique de chaînes de nanoparticules. Contrairement aux faibles intensités, les couleurs photo-induites sont permanentes et présentent un caractère dichroïque. Cette étude ouvre des perspectives intéressantes en termes d’applications, notamment pour l’authentification et la traçabilité de produits manufacturés, le stockage de données, les nouvelles générations de datamatrix, etc.
Mots clés : Pulvérisation magnétron réactive, couche mince, nanoparticules d’argent, photochromisme, impression par laser, PET, papier, verre.
Mes compétences :
Imagerie médicale
Sciences des matériaux
Programmation informatique
Photonique
Management
Mécanique des fluides
Traitement du Signal
Physique
Développement informatique
Nanotechnologies
Laser
Synthèse des matériaux
Caractérisation des matériaux
Optique
Dépôt sous vide par pulvérisation
