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Etude des propriétés optiques de nanostructures obtenus par dépôts d‘agrégats préformés
Contact : Nouari Kebaïli, nouari.kebaili@lac.u-psud.fr
Financement de thèse envisagé : Allocation de l’EDOM
Descriptif :
L’un des enjeux actuel de la nanophysique est l’élaboration contrôlée, reproductible et transposable à l’échelle industrielle de matériaux nanostructurés. Comment déterminer a priori les caractéristiques de l’architecture finale à partir de paramètres contrôlables est, pour cet objectif, l’un des problèmes fondamentaux. Ce préalable à tout développement technologique suppose une compréhension des mécanismes de base gouvernant cette élaboration. Dans ce contexte, la fabrication de nanostructures par dépôt d’agrégats préformés, apparaît comme un moyen alternatif à la gravure lithographique, à la manipulation atome par atome, ou aux techniques chimiques de fabrication de nanoparticules (colloïdes, radiolyse), pour élaborer des dispositifs formés de nano-objets identiques et organisés. Dans cette approche, les briques élémentaires sont des agrégats et leur auto-assemblage détermine les propriétés finales du dépôt. Une étude exhaustive a été menée dans notre groupe, en déposant à très faible énergie des agrégats contenant de quelques centaines à quelques milliers d’atomes de semi-métaux ou de métaux nobles sur des matériaux carbonés ou sur des supports isolants (oxydes). Notre étude a reposé essentiellement sur l’analyse morphologique des objets individuels et sur une approche statistique globale des dépôts. L’imagerie est réalisée soit par microscopie à champ proche à effet tunnel ou à force atomique, soit par microscopies électroniques STEM ou MEB.
Les informations ainsi obtenues ont permis d’appréhender les mécanismes de synthèse pilotée par l’autoorganisation nous permettent d’envisager leur contrôle par l’organisation induite. En effet, l’intérêt d’utiliser comme briques d’assemblage des agrégats plutôt que des atomes est double : d’une part les effets liés à la taille (diffusion, coalescence) constituent un paramètre supplémentaire pour piloter la morphologie finale, d’autre part l’inclusion dans le projectile d’impuretés de nature et de stoechiométrie déterminées offre une nouvelle possibilité quant à la construction des nano-structures. Nous obtenons ainsi, de véritables bras de levier pour le contrôle que sont ses guides de nucléation (pilotage de l’organisation) et ses filtres de formes (pilotage de la morphologie).
Le présent sujet de thèse se situe à la convergence des études, menées dans le groupe, sur la croissance de nanostructures et d’agrégats sur surface et des études sur les propriétés optiques individuelles et collectives d’agrégats en phase vapeur. Cela concerne l’étude de l’interaction laser-matière à l’échelle nanométrique, pour laquelle le candidat sera amené à effectuer aussi bien un travail expérimental qu’une analyse théorique l’accompagnant. L’objectif étant d’une part de corréler la réponse optique observée aux différents paramètres de pilotage : forme, dimension (dont dimensions fractales), taille, composition, interaction avec le substrat, et d’autre part de comprendre l’interaction entre particules à différentes longueurs d’interaction. En effet la maitrise dans l’élaboration dont dispose notre groupe permettra d’envisager d’étendre ces études à une collection organisée d’objets identiques de formes, de tailles et de compositions contrôlées. Sur ce dernier point, la thèse profitera de l’expérience acquise non seulement dans la synthèse, le dépôt et la croissance des nanostructures, mais également dans la caractérisation morphologique et structurelle des nano-objets par microscopie électronique et de champs proche.
Quelques mots-clés : Nanophysique, agrégats, surfaces, fractales, propriétés optiques, microscopie électronique et champs proche
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