Molécules, matériaux, et nano-objets à propriétés optiques nonlinéaires quadratiques : commutation optique ou électrique des hyperpolarisabilités, exaltation des nonlinéarités moléculaires par des nanoparticules d'or

Molecules, materials, and nano objects for quadratic nonlinear optical properties : Optical or electrical switching of the hyperpolarisabilities, enhancement of the molecular nonlinearities by gold nanoparticles

• Auteur / Autrice : Thi Khuyen Hoang
• Direction : Isabelle Ledoux-Rak
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences physiques et chimiques
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Cachan, Ecole normale supérieure

Mots clés

Mots clés contrôlés

Susceptibilité diélectrique

Chimie organométallique

Optique non linéaire

Nanoparticules

Résumé

Ce travail de thèse se consacre à l'étude de molécules, de matériaux et de nano objets à propriétés optiques non linéaires (ONL) quadratiques. Dans un premier temps, nous avons étudié un polymère électro optique à base de polyméthacrylate de méthyle greffé par un nouveau colorant non linéaire. Une susceptibilité non linéaire de 43pm/V a été obtenue par génération de second harmonique à 1,91 ltm ; nous l'avons comparée à la valeur calculée à partir du modèle de Langevin sur l'orientation de dipôles sous champ électrique. Dans un deuxième temps, nous nous sommes intéressés à des complexes métalliques et organométalliques, en étudiant la possibilité de commuter leur hyperpolarisabilité, soit par modification de la longueur de conjugaison des ligands sous irradiation optique (photochromes), soit par transformation du caractère redox des donneurs ou des accepteurs d'électrons dans un système conjugué unidimensionnel. Enfin, nous avons étudié les propriétés ONL de dérivés du 4 diméthylamino N méthyl 4 stilbazolium tosylate (DAST), et en particulier la possibilité d'exalter leur hyperpolarisabilité par des nanoparticules d'or. Des mesures de diffusion harmonique de la lumière ont permis de mettre en évidence une nette augmentation de l'hyperpolarisabilité (d'un facteur 2) par molécule de dérivé de DAST, en régime non résonant, en présence de nanoparticules d'or, qu'elles soient attachées à cette molécule ou simplement mélangées avec elle dans un solvant commun

This thesis is devoted to the study of molecules, materials, and nano objects for quadratic nonlinear optics (NLO). First, we have investigated a new electro optic polymer made of a polymethyl methacrylate matrix functionalized with a new NLO dye. The NLO susceptibility of this polymer is 43 pm/V, inferred from second harmonic generation at 1. 91 gin. This value has been compared to the calculated one, on the basis of the Langevin model for dipolar molecules poled by a DC electric field. Second, we have investigated metal and organometallic complexes by exploring the possibility of optically (photochromes) or electrically induced (redox reactions) switching of molecular hyperpolarizability values, by changing the conjugation length of a ligand, or the oxidation state of a donor or acceptor group, respectively. Finally, we have studied chromophores derived from 4 dimethylamino N methyl 4 stilbazolium tosylate (DAST) and the exaltation of their NLO properties by gold nanoparticles. A clear increase in the hyperpolarisabilities in a nonresonant configuration (by a factor of 2) of DAST derivatives has been evidenced in the presence of Gold nanoparticules, being either attached to this molecule or simply mixed with in a common solvent.