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Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives
Institut national des sciences et techniques nucléaires
www-instn.cea.fr
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DRT : Sujet de thèse SL-DRT-17-0931
DOMAINE DE RECHERCHE
Interactions rayonnement-matière / Physique de l'état condensé, chimie et nanosciences
INTITULÉ DU SUJET
Composants diffractifs 2D sur matériau fonctionnel : application aux capteurs, à la photo-catalyse et aux réseaux résonants
RÉSUMÉ DU SUJET
Cette thèse est dans la continuité d’une autre thèse soutenue et acceptée en 2016 qui portait sur la structuration de surface par
lithographie colloïdale. Durant cette thèse, les travaux théoriques et expérimentaux menés sur l'interaction de la lumière avec un film
compact de microsphères ont donné lieu à trois publications scientifiques, cinq exposés oraux dans des congrès internationaux et un
brevet.
La thèse proposée ici porte sur la modélisation, conception et réalisation de composants diffractifs spécifiques à l’aide d’un matériau
directement fonctionnel. L’innovation principale de la thèse repose sur une technologie de lithographie colloïdale adaptée aux grands
substrats de diverses géométries (planes ou non) et compatible avec des couches minces fonctionnalisées qui permet la réalisation de
nouveaux dispositifs en réduisant le nombre d’étapes technologiques et par conséquent le coût par rapport aux technologies standards.
Une première partie de la thèse considèrera des réseaux résonants, qui associent une microstructuration périodique et un guide d’onde,
conduisant à des propriétés optiques remarquables (bande passante en longueur d'onde très étroite grâce à un renforcement extrême du
champ électromagnétique). La thèse sera consacrée à la compréhension de ce phénomène, à son transfert à des structures 2D (réseaux
croisés), et à ses limites pratiques (déformations par rapport à la forme idéale, paramètres du réseau...), ainsi qu’aux possibilités
d'application avec des premiers démonstrateurs dans le domaine des capteurs et de la sécurité/authentification.
La deuxième partie de la thèse sera dédiée à l’étude de systèmes diffractifs non résonants mais présentant d’autres propriétés telles que
l’augmentation de l’efficacité de photocatalyse, le piégeage optique solaire ou les antireflets pour le spatial. Ces microstructures 2D
seront réalisées par lithographie colloïdale sur un matériau TiO2 directement fonctionnel en collaboration avec le CEA-LITEN (Grenoble).
Il y a une forte connexion entre les deux parties du sujet : la lithographie colloïdale qui n’assure pas la cohérence spatiale parfaite du
réseau, va permettre de vérifier les résultats théoriques par rapport à l’effet de la résonance ultra-étroite dans des structures périodiques
en 2D et d’établir comment la théorie des réseaux résonants peut être adaptée à une telle pseudo-périodicité.
Le déroulement de la thèse sera le suivant :
- Interpréter les phénomènes de résonance dans des réseaux résonants
- Analyser l’influence des limitations de la fabrication (périodicité non-parfaite de la lithographie colloïdale)
- Modéliser des structures pour les applications de photocatalyse et de piégeage optique
- Réalisation de réseaux 1D et 2D résonants ou non pour la photocatalyse, le piégeage optique…

Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives
Institut national des sciences et techniques nucléaires
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FORMATION NIVEAU MASTER RECOMMANDÉ
Physique, science des matériaux, optique
INFORMATIONS PRATIQUES
Département des Technologies des NanoMatériaux (LITEN)
Service Elaboration des Nanomatériaux
Laboratoire des Surfaces Nanostructurées
Centre : Grenoble
Date souhaitée pour le début de la thèse : 01/10/2017
PERSONNE À CONTACTER PAR LE CANDIDAT
Olivier DELLEA
CEA
DRT/DTNM//LSN
CEA/LITEN/DTNM/SEN/LSN
Bat D3, pièce 221 B
17 rue des Martyrs
38054 Grenoble Cedex 9
Téléphone : [phone]
Email : [email protected]
UNIVERSITÉ / ÉCOLE DOCTORALE
Université de Lyon
Sciences, Ingénierie, Santé (EDSIS)
DIRECTEUR DE THÈSE
Yves JOURLIN
Laboratoire Hubert Curien
UMR 5516
Laboratoire Hubert Curien UMR CNRS 5516
18 Rue du Professeur Benoît Lauras 42000 Saint-Etienne France
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