Contribution expérimentale et théorique à l'étude multi-échelle des mouvements moléculaires photo-induits dans les systèmes azoïques
par Mathieu Juan
Thèse de doctorat en Optique et nanotechnologies
Sous la direction de Renaud Bachelot et de Jérôme Plain.
Soutenue en 2008
à Troyes , dans le cadre de Ecole doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Troyes, Aube) .
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Résumé
Au croisement entre l’optique de champ proche et la photo-chimie, nous nous sommes intéressés tout au long de ce travail de thèse à l’étude des propriétés photo-chimiques des molécules de type azobenzène. Ces dernières constituent des sondes moléculaires pertinentes pour l’étude de la réponse optique de nano-structures métalliques. Plus particulièrement, le processus de photo-migration de ces molécules au sein d’une matrice polymère a été examiné au travers d’études expérimentales et théoriques. Ces études, replacées dans le contexte de l’optique de champ proche et de la plasmonique, constituent une nouvelle approche photo-chimique pour la caractérisation de la réponse optique des nano-structures métalliques. Néanmoins, la compréhension précise des mécanismes mis en jeux est une étape nécessaire à cette application particulière de la photo-chimie des azobenzènes. Le modèle de migration que nous avons alors développé a, dans un premier temps, été confronté à diverses études en champ lointain. En bon accord avec de nombreux aspects expérimentaux, nous avons par la suite appliqué ce modèle au cadre particulier de l’étude de la réponse optique de nanostructures métalliques. Dans ce contexte particulier, nous avons pu souligner l’impact important de la migration de matière, et de la modification de l’indice effectif en résultant, sur le champ électromagnétique. Enfin, le modèle dynamique développé constitue un outil important pour l’interprétation des images photo-chimiques obtenues dans le cadre de l’étude de la réponse optique des nano-structures métalliques
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Titre traduit
Experimental and theoretical contribution to multi-scale study of photo-induced molecular motion in azoic systems
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Résumé
At the intersection between the near-field optics and photo-chemistry, this thesis work adresses the study of photo-chemical properties of azobenzene type molecules. They constitute relevant molecular probes to study the optical response of metallic nano-structures. More specifically, the process of photo-migration of these molecules within a polymer matrix was discussed through experimental and theoretical studies. These studies, in the context of the optical near-field and the plasmon resonance, represent a new photo-chemical approach for the characterization of optical response of metallic nano-structures. However, the precise understanding of the mechanisms in play is a necessary step for this particular application of near-field imaging. The migration model that we then developed has been, in a first time, confronted with various experimental studies in far field. In good agreement with many experimental aspects, we thereafter applied this model to the particular context of the study of the optical response of metallic nano-structures. In this context, we emphasize the impact of migration matters and changes in the effective index resulting in the electromagnetic field modifications. Finally, the dynamic model developed is an important tool for interpreting the photo-chemical images obtained in the study of the optical response of nano-metallic structures
