Etude théorique et expérimentale de l'influence des paramètres structuraux sur la relaxation thermique de nanocomposites excités par impulsions laser femtoseconde

par Clémence Gingreau

Thèse de doctorat en Mécanique des milieux fluides et énergi, thermique, combustion

Sous la direction de Karl Joulain.


  • Résumé

    Le travail présenté dans ce mémoire porte sur l'étude de l'influence de paramètres structuraux sur le comportement thermique de nano-composites : particules métalliques immergées dans un milieu transparent diélectrique. La première partie du travail est consacrée à la réalisation d'un montage expérimental de thermoréflectance pompe-sonde résolu en temps. L'expérience mise en place utilise un laser Ti:Saphir impulsionnel délivrant des impulsions de 100 fs toutes les 12 ns. Le montage permet de faire des mesures optiques en réflexion et en transmission sur des échantillons de taille nanométrique et est sensible à des variations relatives pouvant atteindre 10-7. Une seconde partie est destinée à la présentation des échantillons: réalisation et morphologie. Les échantillons étudiés sont composés de nanoparticules en or ou en argent. Les particules sont sphériques pour les plus petites, et tendent vers des oblates en grossissant. La taille des particules varie de 2,2 nm à une dizaine de nm de rayon moyen. Les particules sont réparties aléatoirement dans les matrices ou en chaînes et le nombre de couches des nano-composites varie suivant les échantillons. La dernière partie du travail rapporte les résultats expérimentaux obtenus et une comparaison avec des résultats numériques basés sur un modèle théorique à deux températures. Les différents échantillons ont été comparés afin de mettre en avant l'influence des paramètres: forme des particules, matrice, taille des particules, métal, nombre de couches et organisation des particules.

  • Titre traduit

    Experimental and theoretical study of the structural parameters impacts on the thermal relaxation of nano-composites after femtosecond laser pulses


  • Résumé

    The goal ofthis thesis is to study the structural parameters' impact on the thermal relaxation of nano particles embedded in a dielectric matrix. The first part of the thesis focuses on the realization of a time domain thermoreflectance pump-probe experiment, where a Ti:Saphir laser delivers 100 fs pulses with a repetition rate of 80 MHz. This experiment is used to investigate the evolution of transmission or reflection coefficient of nanometric sized samples. Our experimental setup can detect relative variations as high as 10-7. Ln the second part, we present the realization and structural characteristics ofthe samples that are made of gold or silver nano particles. In these samples, the small particles are spheres and the larger ones are roller-like. The radius of the particles varies from 2,2 nm to 10 nm, their organization is isotropic or in lines, and the number of layers differs from one sam pie to the other. The last part of the thesis focuses on the experimental results obtained and their comparison to theoretical results of a two temperature model. The different samples were compared in order to emphasize the impact of different structural parameters such as: shape, size and organization of the particles and the metal or matrix used.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (170 p.)
  • Annexes : Bibliographie 85 réf.

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