Investigation of the nonlinear optical response of novel azobenzene-iminopyridine derivatives and the dynamic heterogeneities of water / methanol mixtures

par Ariadni Kerasidou

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Bouchta Sahraoui et de Victor Teboul.

Soutenue le 09-10-2015

à Angers , dans le cadre de École doctorale Matériaux, Matières, Molécules en Pays de la Loire (3MPL) (Le Mans) , en partenariat avec Moltech Anjou (Institut des Sciences et Technologies Moléculaires d'Angers) (équipe de recherche) et de Institut des Sciences et Technologies Moléculaires d'Angers / MOLTECH-ANJOU (laboratoire) .

Le président du jury était Stelios Couris.

Le jury était composé de Bouchta Sahraoui, Victor Teboul, Abdelkrim El Ghayoury, Miroslaw A. Karpierz.

Les rapporteurs étaient Aurélien Perera, Jaroslaw Mysliwiec.

  • Titre traduit

    Etude de la réponse optique non linéaire de nouveaux dérivés d'azobenzène-iminopyridine et des hétérogénéités dynamiques des mélanges eau/méthanol


  • Résumé

    Cette étude est divisée en deux parties: l'analyse des propriétés optiques non linéaires (NLO) de nouveaux dérivés pi-conjugués d’Azobenzène Iminopyridine et les hétérogénéités dynamiques (DH) des mélanges eau/méthanol. La première partie a été réalisée en utilisant la technique Z-scan ainsi que les techniques de génération de deuxième et troisième harmoniques (SHG/THG). Communément, l'optique non linéaire est le domaine de l'optique qui étudie l'interaction de la lumière avec un système matériel et les changements induits dans les propriétés optiques des matériaux parun champ électromagnétique intense. La non-linéarité réside dans le fait que la réponse du matériau ne dépend pas linéairement de l'intensité du champ électrique. Les matériaux qui possèdent une forte réponse non linéaire sont très utiles pour la photonique et l'optoélectronique. Ils peuvent être utilisés comme limiteurs optiques pour protéger les détecteurs de faisceaux laser de haute intensité, également comme commutateurs optiques, portes optiques logiques, etc., avec un objectif ultime qui est le traitement de signal optique et la fabrication d'ordinateurs optiques. La deuxième partie a été réalisée au moyen de calculs informatiques et plus particulièrement de simulations de dynamiques moléculaires dans l'eau, dans le méthanol et dans des mélanges eau/méthanol à différentes températures. La simulation par ordinateur est un outil très approprié pour explorer les liquides, également dans la plage de régime en surfusion, sans les limitations du processus de nucléation qui a lieu dans l'expérience réelle. Lorsque la température diminue les liquides surfondus subissent a minima une augmentation exponentielle de leur viscosité (Arrhenius). Cette grande modification des propriétés detransport apparaît bien que la structure ne change que légèrement avec la température.


  • Résumé

    This study is divided into two parts: the investigation of the nonlinear optical (NLO) properties of new (pi)- conjugated Azobenzene Iminopyridine derivatives and the Dynamic Heterogeneities (DH) of water/methanol mixtures. The first part was achieved employing Z-scan, Second and Third Harmonic Generation (SHG/THG) techniques. Generally, nonlinear optics is the domain of optics that studies the interaction of light with a material system and the changes resulted in the optical properties of the materials by an intense electromagnetic field. The nonlinearity lies in the fact that the material response does not depend linearly on the intensity of the electric field. Materials with significant nonlinear response are very useful for photonics and optoelectronics. They can be used as optical limiters to protect sensitive detectors of high-intensity laser beams, as well as optical switches, optical logic gates and etc., with an ultimate objective the processing of optical signal and manufacture of optical computers. The second part was done via computer calculationsand more specifically Molecular Dynamic Simulations in water, methanol and water/methanol mixtures at different temperatures. Computer simulation is a very suitable tool for exploring liquids, also in the range of the supercooled regime, without the limitations of the nucleation process, which takes place in the real experiment. Supercooled liquids undergo an exponential (Arrhenius) or even larger increase of their viscosity, when the temperature decreases. This large modification of the transport properties appear while the structure only slightly changes with temperature.

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