Thèse soutenue

Photostructuration des matériaux polymères : étude physico-chimique en vue d'apllications en micro-optique et stockage d'information

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Auteur / Autrice : Safi Jradi
Direction : Daniel-Joseph Lougnot
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie - Physique
Date : Soutenance en 2007
Etablissement(s) : Mulhouse

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Dans ces travaux de thèse, une étude fondamentale mettant en jeu une approche microscopique couplée à des mesures spectroscopiques a été réalisée afin de caractériser et contrôler les mécanismes de photostructuration d'un matériau photopolymérisable à base d'acrylates. Deux techniques de microstructuration ont été considérées : l'une holographique et l'autre lithographique en sortie de fibre optique. En particulier, les phénomènes de diffusion de colorant et d'oxygène dans la matrice photopolymérisable lors de l'irradiation inhomogène ont été mis en évidence, grâce à des mesures de spectroscopie UV-Visible et de l'énergie seuil de polymérisation. Le couplage encre polymérisation et diffusion est discuté et son influence sur les propriétés finales des microstructures polymères est démontrée. Il est également montré que l'effet de filtre interne et celui de l'inhibition par l'oxygène, généralement indésirables dans les systèmes photochimiques, sont mis a profit dans la création des pointes polymères pour induire un gradient décroissant de polymérisation et ainsi confiner le volume polymérisé. L'utilisation de 1'AFM en « pulsed force mode » a permis, pour la première fois, de réaliser un suivi quantitatif de la réaction de photopolymérisation sur ce type de matériau avec une résolution submicronique. En particulier, le signal PFM a été corrélé au taux de conversion de monomère déterminé par spectroscopie FTIR. Ces travaux ont permis d'étendre la résolution spatiale du matériau et de sélectionner les paramètres clés dans la fabrication de micropointes polymères. Par ailleurs, les méthodes expérimentales mises en place et l'approche suivie permettent d'établir des concepts pouvant être appliqués à d'autres matériaux et d'envisager, par conséquent, des élargissements à d'autres domaines d'application en micro- et nano-fabrication.