• Langue : Français
• Discipline : Sciences des matériaux
• Identifiant : Inconnu
• Type de mémoire : Habilitation à diriger des recherches
• Date de soutenance : 17/03/2014

Résumé en langue originale

Mes activités de recherche sont centrées principalement sur la conception, la réalisation et la caractérisation par méthodes spectroscopiques et physico-chimiques de matériaux présentant de nouvelles propriétés opto-électroniques. Ces matériaux sont en général constitués d’une matrice hôte élaborée par procédé sol-gel et de divers éléments actifs (nanoparticules semi-conductrices ou métalliques et/ou ions de terre rare). Je présenterai tout d’abord un exemple d’application du procédé sol-gel, assisté par un milieu CO2 supercritique pour la réalisation de céramiques conductrices ioniques utilisées dans les piles à combustible. Ce procédé nous a permis d’élaborer des matériaux à surface spécifique élevée, de diminuer leur température de cristallisation et d’avoir une conductivité ionique totale élevée et cela même avec une porosité importante. Ensuite, je décrirai les travaux réalisés sur des matrices vitreuses à base de zircone ou de silice élaborées toujours par procédé sol-gel mais cette fois dopées par des nanoparticules semiconductrices et des ions de terre rare afin d’étudier les phénomènes d’amplification optique. Des phénomènes de transfert d’énergie entre les nanoparticules et les ions de terre rare ont été mis en évidence dans les guides d’onde planaires et les xérogels de silice. Les guides d’onde réalisés présentent également de très faibles pertes optiques, ce qui en font de bons candidats pour l’optique intégrée. Le meilleur facteur d’amplification de l’émission d’une terre rare a été obtenu pour une matrice de zircone dopée par des nanoparticules de ZnS et l’ion Eu3+. Pour ces premiers travaux, nous avions créé les nanoparticules par traitement thermique. Afin de mieux contrôler les propriétés optiques, deux nouvelles méthodes de formation des nanoparticules ont été étudiées : soit toujours directement au sein des matrices vitreuses mais par irradiation laser afin de contrôler leur organisation spatiale, soit en solution (synthèse colloïdale) afin de contrôler leur taille et donc leurs propriétés optiques. Des nanoparticules de PbSe puis de CdSe ont ainsi été obtenues avec une très faible dispersité en taille et les résultats ont montré que le rendement des cellules solaires à base de Si augmentait lorsque des nanoparticules étaient déposées sur le Si. Comme ces travaux de recherche ont confirmé le fait que la silice est un matériau de choix pour la réalisation de composants optiques, nous avons choisi de continuer d’explorer ce matériau pour la fabrication de fibres optiques de nouvelle génération. Ces fibres seront constituées d’un cœur en silice dopé par des nano-objets or/Er3+. Mais le fait que l’on puisse contrôler aussi aisément la texture poreuse de ces matériaux sol-gel nous a permis d’envisager leur utilisation dans deux nouveaux domaines : le médical (systèmes à libération contrôlée de médicaments) et la micro-électronique (supercapacités intégrées).