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 modifiées chimiquement. Cette nouvelle classe de matériaux à réponse ultrarapide pourrait être capable de stopper un rayon laser 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 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 qui montrent d’intéressantes propriétés en optique non linéaire et dont le comportement varie en fonction de leurs groupements fonctionnels de surface. 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, absorption et réfraction) en interaction avec des lasers vert (d’une longueur d’onde de 532 nm) et proche infrarouge (1064 nm). Alors que les nanodiamants conventionnels présentent un comportement pic-vallée lié au phénomène non-linéaire de lentille thermique induit par l’impact laser, la réponse du cristal 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
Source: CNRS-INC
