Films industriels avancés pour le contrôle de la polarisation et la détection amplifiée dans l’IR

Advanced industrial films for polarization control and amplified detection in IR

• Auteur / Autrice : Sania Chibly
• Direction : Aurélien Bruyant, Gilles Lérondel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux, Mécanique, Optique et Nanotechnologie
• Date : Soutenance le 25/09/2020
• Etablissement(s) : Troyes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Troyes, Aube)
• Partenaire(s) de recherche : Entreprise : SURYS
• Partenaire(s) de recherche : : ANRT (Association nationale de la recherche et de la technologie) - Cifre (Conventions industrielles de formation par la recherche)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Charles Delaunay / ICD
• Jury : Président / Présidente : Frédéric Garet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gilles Lérondel, Frédéric Garet, Yves Jourlin, Thierry Taliercio, Safi Jradi
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Yves Jourlin, Thierry Taliercio

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectroscopie infrarouge

Ondes électromagnétiques -- Polarisation

Résonance plasmonique de surface

Matériaux nanostructurés

Mots clés libres

Matériaux nanostructurés

Résonance plasmonique de surface

SEIRA

Ondes électromagnétiques -- Polarisation

Spectroscopie infrarouge

Technologie roll-to-roll

Nanostructured materials

Surface plasmon resonance

SEIRA

Electromagnetic waves--Polarization

Infrared spectroscopy

Roll-to-roll technology

Résumé

La nanostructuration de surface à grande échelle est un enjeu majeur des nanotechnologies. Dans ce contexte l’UTT et l’entreprise SURYS spécialisée dans le domaine des éléments optiques de sécurité se sont associées pour créer un laboratoire commun In-Fine dont l’objectif est de favoriser l’émergence de nouveaux produits issus de compétences en nanotechnologie et transposables à la nanostructuration de films polymères industriels (procédé de réplication roll-to-roll). Cette thèse s’inscrit dans le volet diversification du programme commun. Deux objectifs scientifiques ont été poursuivis et atteints: 1) Développer une technique de fabrication de nanostructures discontinues à grande échelle sur des substrats flexibles en polymère. La lithographie par nano-impression et le dépôt métallique sous angle ont été suffisants pour obtenir ces nanostructures. 2) Valider les nanostructures discontinues pour de nouvelles fonctionnalités telles que le contrôle de la polarisation multispectrale et la détection optique amplifiée dans l’infra-rouge ou encore le confinement de champ par effet résonnant (effet de cavité planaire). Ce travail s’est appuyé sur une démarche complète allant de la conception et modélisation à la validation fonctionnelle en incluant la fabrication et la caractérisation.

Large-scale surface nanostructuring is a major challenge for nanotechnologies. This PhD was conducted within the frame of the joint laboratoiry In-Fine between UTT and SURYS specialized in identification optical devices. In-Fine aims at promoting the emergence of new products from skills in nanotechnology and transposable to the nanostructuring of industrial polymer films and the diversification of activities into new applications. Two scientific objectives were here pursued and achieved: 1) Develop a technique for manufacturing discontinuous nanostructures on a large scale on flexible polymer substrates. Nano-printing lithography (NIL) and metal angled deposition were sufficient to obtain these nanostructures. 2) Validate discontinuous nanostructures for new functionalities such as multispectral polarization control, IR optical detection or field confinement based on resonant structures (planar cavity effect). This work was developed, based on a comprehensive approach including design and conception, manufacturing and characterization and finally functional validation.