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Fondamentaux, liaison chimique
Pigments : De nouvelles voies de synthèse adaptées pour contrôler la taille des particules sont étudiées, tandis que des compositions définies (métaux de transition / terres rares) avec un réseau cristallin particulier et un environnement local en métal sont ciblées. L’objectif est de concevoir des pigments inorganiques rouge-vert-bleu ou jaune-cyan-magenta en contrôlant les transitions électroniques dans les spectres d’absorption optique (indice complexe: n + ik).
Absorbeurs UV-IR : Ici nous cherchons à contrôler l’écart et l’indice de réfraction de la bande de transfert de charge dans les oxydes à base de cérium, titane et dans les composés oxy-fluorurés pour concevoir des matériaux anti-UV. Nous étudions aussi l’effet plasmon dans la région NIR des oxydes à base de Zn et à base d’In, et des oxyfluorures utilisés en tant qu’absorbants dans le NIR et oxydes conducteurs transparents et oxyfluorures.
Luminophores : Des compositions chimiques innovantes à base de phosphores sont synthétisées en recherchant une plus grande efficacité, une consommation d’énergie moindre et de meilleurs paramètres colorimétriques.
Verres : Nous étudions la relation entre la composition, la structure et les propriétés optiques linéaires et non linéaires des verres. Le rôle des dopants et des structures sur la photosensibilité est également pris en compte.
Design de compositions et durabilité
Composés bi-stables : Les compositions chimiques sont adaptées pour obtenir des contrastes colorimétriques intéressants sous pression, température ou tension afin de monitorer l’environnement. La transition d’ordre de phase à l’état solide impliquée dans le mécanisme chromique-X est caractérisée de manière adéquate à partir de diverses méthodes d’analyses (DSC, magnétisme, mesures de transport, propriétés optiques d’absorption in situ et d’émission).
Propriétés redox : Ici nous étudions les oxydes et oxy (hydroxy) fluorures à base de métaux de transition et de terres rares à grande surface spécifique utilisés comme catalyseurs rédox / acide de Lewis / acide de base.
Mobilité ionique : La conception de composés cristallins (alcalins, métaux de transition, oxydes / fluorures à base de terres rares…) et de verres inorganiques est étudiée pour favoriser la mobilité des anions (O2-, F–) ou des cations (Na+..). L’objectif est d’améliorer la conductivité ionique, la réactivité en catalyse hétérogène et les propriétés optiques non linéaires du second ordre.
Composés bas phonons : Les verres d’oxydes de métaux lourds (germanate, gallate…) sont étudiés pour élargir leur fenêtre optique dans l’infrarouge. De nouvelles compositions de verre et diagrammes de phase originaux, des structures locales et des propriétés optiques sont étudiés (ex: verres d’oxydes de fluorures / oxyfluorures et vitrocéramique).
Fonctionnalisation 2D
Modification de surface de verres assistée sous champ : La polarisation thermique (Un champ électrique haute tension en température) permet d’apporter une fonctionnalité 2D sur la surface d’un verre en modifiant la structure et la composition locale. Il modifie la réactivité de surface et les propriétés optiques (linéaires et non linéaires) et mécaniques de surface.
Couches électrophorétiques et X-Chromes : Nous étudions ici l’introduction de pigments ou de composés chromiques X dans des matrices adaptées pour la préparation d’encres / vernis / couches vitreuses. Notre objectif est de développer des encres électrophorétiques pour les afficheurs (livres électroniques), des composés piézochromes dans des matrices organo-métalliques hybrides (sol-gel) ou des oxydes photochromiques dans une matrice de verre Ta2O5 (sol-gel).
Fonctionnalisation 3D
Inscription 3D de verres inorganiques et céramiques : L’impression 3D de biomatériaux repose sur la synthèse d’hydroxyapatites dopées par des métaux de transition (Cu, Fe…). Le frittage laser sélectif est associé à des études fondamentales de l’interaction lumière-matière (gradients de température, processus de frittage…) afin d’accéder à des mises en forme de films céramiques, minces ou épais. Nous étudions également le développement de compositions de verre adaptées à la fabrication additive ou à l’impression 3D assistée par laser.
Écriture Laser : Nous étudions l’inscription laser multidimensionnelle (1D/2D/3D) de forts contrastes optiques au sein volume ou en surface de verres pour des applications en photonique intégrée dans le visible et le proche ou moyen infrarouge. L’inscription direct par laser femtoseconde permet en particulier d’étudier des propriétés de quasi-accord de phase, de chiralité non linéaire, de cristaux photoniques non linéaires au sein de matériaux structurés au laser.
Milieux amplificateurs : Des compositions originales de matériaux inorganiques dopés par des ions terres rares sont optimisées et mises en forme en tant que fibre ou céramiques optiques pour une amplification de signaux (applications dans le domaine médical, les télécommunications, la détection de polluants).
Fibres optiques
Fibres optiques infrarouges : Nous développons des fibres de compositions exotiques pour l’optique, la photonique et les lasers à partir de verres oxydes inorganiques (phosphates, tellurites, germanates, gallates, oxyfluorures…). Les applications considérées, essentiellement dans l’infrarouge, couvrent par exemple les domaines de la santé, des télécommunications, de la défense.
Fibres composites / hybrides / multi-matériaux : Des fibres associant de nouvelles combinaisons de matériaux et/ou de nouvelles géométries ou protocoles sont élaborées. Le fibrage de préformes polymère / verre / métal est un exemple. L’incorporation de matériaux aux propriétés très disparates permettra d’étendre les fonctionnalités des fibres pour l’endoscopie, la détection, voire l’électronique flexible.