Elaboration, caractérisation structurale et étude des propriétés optiques linéaires et non linéaires de nanocristaux organiques en matrice sol-gel

Preparation, structural caracterisation and linear and non linear optical properties of organic nanocrystals in sol-gel matrices

• Auteur / Autrice : Nathalie Sanz
• Direction : Alain Ibanez
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Grenoble 1

Résumé

Nous avons d'abord déterminé les conditions d'élaboration d'un nouveau type de matériaux hybrides constitués de nanocristaux organiques inclus dans des matrices sol-gel. Le gel polymérique est élaboré par hydrolyse et condensation d'une solution contenant des alcoxydes de silicium précurseur du gel et un solvant permettant de dissoudre la phase organique. Ceci nous a permis d'obtenir des matériaux massifs nanocomposites en contrôlant la cristallogénèse des molécules organiques dans les nano-réacteurs de croissance en solution que sont les pores de la matrice sol-gel. L'agrégation des molécules organiques ainsi que leurs interactions avec les matrices sol-gel ont été étudiées en couplant plusieurs techniques (microanalyse thermique différentielle DSC, microscopie électronique en transmission, diffusion centrale, Raman, RMN13C, 29Si, 1H). Ces études montrent que la température de fusion des nanocristaux est influencée par deux effets antagonistes : d'une part la petite taille des particules (10-20 nm) qui tend à abaisser le point de fusion et les interactions particule-matrice qui, lorsqu'elles sont fortes, entraînent une élévation de la température de fusion. L'étude du polymorphisme d'une phase organique luminescente sous forme de nanocristaux montre qu'il est différent en milieu confiné de celui observé pour les poudres cristallines, l'influence de la matrice conduit notamment à l'obtention de phases différentes de celles précitées en solution. Les propriétés optiques les plus intéressantes de ces nanomatériaux concernent premièrement les effets de limitation optique de nanocristaux de stilbène 3 par absorption non linéaire à trois photons. Par ailleurs, l'alignement de nanocristaux de NPP sous champ magnétique intense conduit à un matériau biréfringent, optiquement actif en génération de second harmonique. Enfin nous avons étendu la nanocristallisation de phases organiques aux couches minces sol-gel d'environ 1 [mu]m d'épaisseur.