La photoprécipitation orientée de nanocristaux par laser femtoseconde : vers une nouvelle science des matériaux par laser
avec la contribution de : Jing Cao (doct. CSC), François Brisset (plateforme ICMMO), Léo Mazerolles (MCMC/ICMPE, Thiais)
On connaît mieux comment maîtriser une cristallisation par laser en contrôlant la température et la durée d’irradiation. La température se contrôle par l’énergie des impulsions et leur fréquence de répétition. La durée, quant à elle, se contrôle par la vitesse de balayage du faisceau de manière à ce que la courbe de refroidissement d'un élément de volume du matériaux traverse le domaine de cristallisation. Le profil spatial quasi stationnaire est, lui, définie uniquement par les propriétés physico-chimiques du verre (aux vitesses de balayage que nous utilisons).
Un objectif plus important pour les applications et fondamentalement nouveau, est d’utiliser la lumière pour maîtriser l’orientation des nanocristaux (et donc des propriétés physiques) lors de leur précipitation dans des verres. C'est un moyen de modifier plus largement les propriétés optiques linéaires et non-linéaires et de fonctionnaliser en 3D des substrats vitreux. Maîtriser leur orientation permet de produire localement des propriétés non-linéaires dans des guides optiques avec des biréfringences, elle-même, controlées. C’est la possibilité d’aller vers l’élaboration de véritables carte-mères tout optique et qui plus est, en 3D. L’idée est de mettre à profit les forces induites par le champ électrique de la lumière lors du chauffage produit par le laser lui-même. On veut mettre à profit les forces qui agissent sur le dipôle électrique du nanocristal lors de sa croissance.
Ainsi dans les verres de la famille Li2O-Nb2O5-SiO2, on forme LiNbO3 par séparation de phase et un réseau de lamelles de SiO2. On obtient une texture et une nanostructure, tous les deux orientables en jouant sur l'orientation de la polarisation de la lumière laser, c'est à dire une génération de seconde harmonique et une biréfringence de forme orientable.
Pour en savoir plus:
- Faire « pousser » des cristaux dans une direction contrôlée par la lumière!
- La polarisation du laser femtoseconde intervient dans le processus de cristallisation lors de l’irradiation
- La séparation de phase lors de la cristallisation d’un verre comme outil pour maîtriser la création d’une propriété physique dans un environnement biréfringent.