Etude de l'influence de la structure et de la composition de matériaux hybrides monolithiques sur les propriétés optiques (luminescence et absorption non-linéaire)

par Denis Chateau

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Stéphane Parola.

Soutenue le 09-07-2013

à Lyon, École normale supérieure , dans le cadre de École Doctorale de Chimie (Lyon) , en partenariat avec Laboratoire de Chimie (UMR 5182) (laboratoire) .

Le président du jury était Alain Ibanez.

Le jury était composé de Stéphane Parola, Alain Ibanez, Eléna Ishow, Michel Wong Chi Man, Chantal Andraud, Frédéric Chaput.

Les rapporteurs étaient Eléna Ishow, Michel Wong Chi Man.


  • Résumé

    Le procédé sol-gel permet la réalisation de matériaux optiquement performants et la possibilité d’intégrer diverses molécules dans ces systèmes ouvre les portes à des applications dans de nombreux domaines. Nous nous sommes intéressés en particulier à la réalisation de matériaux sol-gel monolithiques, fortement dopés avec des molécules actives, dans le cadre de la réalisation de limiteurs optiques performants dans le visible et dans l’infrarouge.La mise au point de procédés et de matrices sol-gel compatibles avec divers types de chromophores a tout d’abord été effectuée. Une investigation des paramètres expérimentaux et de la nature des précurseurs influençant la microstructure des matériaux a été réalisée, ainsi que la mise au point de méthodes de gélification accélérée capables de piéger efficacement les chromophores dans les matrices sol-gel même à de très hautes concentrations.Le dopage des matrices obtenues avec différents chromophores pour la limitation optique dans le visible et dans l’infrarouge s’en est suivi, avec une étude de l’impact des matrices sur les propriétés optiques des dopants. L’évaluation des performances en limitation a révélé les performances exceptionnelles des systèmes étudiés dans le visible, et des résultats prometteurs pour l’infrarouge.Enfin, la synthèse de nanoparticules d’or isotropes et anisotropes et leur incorporation dans les matériaux préparés a permis de mettre en évidence des effets d’exaltation importants sur les propriétés non-linéaires des chromophores au sein des matrices sol-gel et permettent d’améliorer les performances en limitation de manière considérable.

  • Titre traduit

    Study of structure and composition influence of monolithic hybrid materials on optical properties (luminescence and non-linear absorption)


  • Résumé

    Sol-gel chemistry is a potent approach for the realization of optical materials, and enables chromophores incorporation in materials making the soft process a gateway for many applications. In this work, we focused on monolithic sol-gel materials, heavily doped with optically active chromophores for the realization of solid-sate optical power limiting devices in the visible and near-infrared range.The elaboration and optimization of compatibles sol-gel matrices with those chromophores was the first step. An investigation of the different synthesis parameters and the nature of the precursors on the materials nanostructure were done, together with the creation of high speed gelation processes to enable the incorporation of very high chromophores contents.Using these approaches, the preparation of highly doped materials for optical power limiting in the visible and the near infrared range was successful, and the impact of the matrices on chromophores properties was studied. Evaluation of optical limiting properties of these materials revealed exceptional performance in the visible range and promising results for the NIR range.Finally, isotropic and anisotropic gold spheres were prepared and incorporated inside the materials. The resulting composites showed enhancements of the non-linear properties of the chromophores inside the matrix, and dramatic improvement of the optical power limiting efficiency was achieved.


Il est disponible au sein de la bibliothèque de l'établissement de soutenance.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Bibliothèque Diderot . Bibliothèque électronique (Lyon).
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.