Une équipe du laboratoire "Nanomatériaux pour les systèmes sous sollicitations extrêmes" (CNRS/ISL/Université de Strasbourg), en collaboration avec des chercheurs de l'Institut franco-allemand de recherches de Saint-Louis (ISL), a mis en évidence les propriétés optiques remarquables de nanoparticules de
diamant (Le diamant est un minéral composé de carbone (tout comme le graphite et la...) modifiées chimiquement. Cette nouvelle classe de
matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) à réponse ultrarapide pourrait être capable de stopper un rayon
laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique)...) incident, une qualité recherchée pour la conception de filtres protecteurs pour les systèmes optroniques et les yeux des pilotes et combattants. Ces travaux sont
parus (Parus est un genre d'oiseaux de la famille des Paridae. Jusque vers la fin du 20ème...) dans la revue
Scientific Reports.
Signatures Z-scan pour des nanodiamants conventionnels et nanodiamants modifiés soumis à des impulsions lasers nanoseconde (traces triangles noirs et cercles rouges, respectivement). Graphique haut: étude visible. Graphique bas: étude proche infra-rouge. Mise en évidence de réfraction non-linéaire (traces DND) et de l'effet Kerr électronique (traces DND-NH2).
Des chercheurs du laboratoire "Nanomatériaux pour les systèmes sous sollicitations extrêmes" et de l'Institut franco-allemand de recherches de Saint-Louis viennent de réaliser des avancées majeures dans la conception de matériaux pour les filtres optiques, avec l'objectif de développer des protections pour des systèmes optroniques ou les yeux contre les agressions laser. Les chercheurs ont travaillé sur des nanodiamants synthétisés par
détonation (Une détonation est une onde de combustion extrêmement violente, qui se propage à une...) qui montrent d'intéressantes propriétés en
optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement...) non linéaire et dont le comportement varie en fonction de leurs groupements fonctionnels de
surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...). Après avoir modifié chimiquement ces nanodiamants en greffant à leur surface des fonctions de type amine (NH2), les chercheurs ont étudié leurs propriétés optiques non-linéaires (transmission,
diffusion (Dans le langage courant, le terme diffusion fait référence à une notion de...),
absorption ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise par...) et réfraction) en
interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein...) avec des lasers vert (d'une
longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus...) d'onde de 532 nm) et proche
infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde...) (1064 nm). Alors que les nanodiamants conventionnels présentent un comportement pic-vallée lié au phénomène non-linéaire de lentille
thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de...) induit (L'induit est un organe généralement électromagnétique utilisé en électrotechnique chargé de...) par l'impact laser, la réponse du
cristal (Cristal est un terme usuel pour désigner un solide aux formes régulières, bien que...) greffée à des impulsions de l'ordre de la nanoseconde a révélé un comportement vallée-pic totalement inattendu.
Les chercheurs attribuent cette signature inédite aux effets Kerr électroniques et discutent d'une forme particulière de transferts de charges inter– et intramoléculaires qui amplifierait cet effet. Avec cette découverte, les chercheurs espèrent développer une nouvelle classe de matériaux ultrarapides capables d'absorber un rayon incident. En effet, les filtres optiques dont le principe non-linéaire repose sur l'effet Kerr, présentent le net avantage d'avoir une dynamique de commutation ultra-rapide, offrant de facto une meilleure protection des systèmes contre les radiations lasers.
Référence publication:
Vincent Pichot, Olivier Muller, Aymeric Sève, Arnaud Yvon, Lionel Merlat & Denis Spitzer
Optical properties of functionalized nanodiamonds
Scientific Reports 26 octobre 2017
doi:10.1038/s41598-017-14553-z
Contacts chercheurs:
- Vincent Pichot, Laboratoire "Nanomatériaux pour les systèmes sous sollicitations extrêmes" - Saint-Louis
- Olivier Müller, Laboratoire interaction rayonnement-matière, Institut franco-allemand de recherches de Saint-Louis