Synthèse de cristaux photoniques modulables à partir de films minces d’hydrogel stimulables

Responsive Photonic Crystals based on Thermo-Responsive Polymer Thin-Films

• Auteur / Autrice : Guillaume Votte
• Direction : Yvette Tran, Christian Fretigny
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie des Matériaux
• Date : Soutenance le 21/09/2020
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie des matériaux (Paris ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Sciences et ingénierie de la matière molle (Paris ; 1997-....) - Sciences et Ingénierie de la Matière Molle / SIMM
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Ecole supérieure de physique et de chimie industrielles de la Ville de Paris (1882-....)
• Jury : Président / Présidente : Emmanuelle Lacaze
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Yvette Tran, Christian Fretigny, Emmanuelle Lacaze, Patrick Guenoun, Virginie Ponsinet, Alain M. Jonas, Michaël Tatoulian, Regine, von Klitzing
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Patrick Guenoun

Mots clés

Mots clés libres

Optique

Cristaux photoniques

Films d'hydrogel

Stimulable

Couches minces

Gonflement

Micro-fabrication

Optic

Photonics cristals

Hydrogel films

Stimuli-responsive

Thin layers

Swelling

Micro-fabrication.

Résumé

La recherche dans le domaine des cristaux photoniques synthétiques progresse à grande vitesse. En parallèle, les progrès réalisés dans le domaine de la matière molle et des polymères permettent également des avancées considérables pour des dispositifs stimulables. Dans ces travaux de thèse, nous avons développé une plateforme permettant désynthétiser des nano- et microstructures d'hydrogel stimulables stables et à grandes amplitudes de déformation. Pour ce faire, nous avons utilisé la méthode CLAG (Cross-LinkingAnd Grafting) qui consiste en la réticulation et le greffage simultanés de chaînes de polymère sur le substrat. Nous avons exploité cette plateforme pour mettre au point des miroirs de Bragg stimulables à grande amplitude de décalage spectral, avec des multicouches alternéesd’hydrogels et des couches d’or ou d’oxyde de titane Nous avons également développé des cristaux photoniques bidimensionnels en utilisant des masques photolithographiques. De plus, l’hyperthermie plasmonique ou magnétique est envisagée pour induire la transition des films d’hydrogel. Enfin, nous avons montré que la plateforme d’hydrogels permet également de coupler la température avec d’autres stimuli: chimiques, mécaniques.

Research in the field of synthetic photonic crystals has been advancing at high speed. In thedevelopment of this field, additional performances in terms of modularity and switchabilityusing soft matter and polymers provide unprecedented enhanced devices. In this thesis, wedeveloped a platform of stimuli-responsive nano- and microstructured polymer hydrogelsthat are surface-grafted to ensure chemical stability regardless of environmental change.This strategy is based on CLAG chemistry which consists in simultaneous Cross-Linking AndGrafting of polymer chains on the substrate. This platform is exploited to fabricate stimulableBragg mirrors with large amplitude of spectral shift. We also developed a strategy allowingus to design two-dimensional photonic cristals by using photolithographic masks. Finally, wedemonstrated that the hydrogel platform allows the coupling of temperature with otherstimuli: chemical, mechanical, light and electromagnetic field for plasmonic and magnetichyperthermia.