Etude par microscopie en champ proche des phénomènes de migration de matière photo-induite dans les matériaux photochromiques
Institution:
Paris 11Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
The main goal of this PhD work is to study photo-induced matter deformation phenomena in thin polymeric film containing azobenzene moieties. This study is based on the in-situ observation of surface relief gratings kinetic of formation under illumination by an interference pattern. The observation relies on a coupled microscopy technique, allowing to correlate photo-induced morphology with the electromagnetic field distribution, with a resolution better than the lattice pitch. The study as a function of the light polarisation and of the film thickness shows that four microscopic mechanisms are involved in the photo-induced deformation of the azo-polymer: the optical reorientation of chromophore, the local reorganization of the matrix, oriented matter transport and the photobleaching. The contribution of these different mechanisms is evidenced by two phenomena observed for the first time. First, the kinetic of deformation presents a transition between two regimes, one, at short time, in phase with the light excitation, the other, at longer time, in opposition of phase. Second, the morphology of the induced relief grating depends strongly on the film thickness. This PhD work shed light on previous and somehow contradictory results, in particular in term of response of azo-polymer films at an excitation in near filed and far field optics.
Abstract FR:
L'objectif de ce travail est d'étudier les phénomènes de déformation photo-induite de matière dans les films minces polymères incorporant des molécules d'azobenzène. Cette étude s'appuie sur une expérience originale qui consiste à observer in-situ la cinétique de formation d'un réseau de surface sous illumination du film photochromique par une figure d'interférence. L'observation est basée sur l'utilisation de techniques couplées de microscopie à sonde locale qui permettent de corréler la morphologie photo-induite et la distribution du champ électromagnétique avec une résolution très inférieure au pas du réseau. Cette étude, menée en fonction de la polarisation de la lumière et de l'épaisseur des films, démontre qu'au moins quatre mécanismes microscopiques interviennent dans la déformation photo-induite des azo-polymères : la réorientation optique des photochromes, la réorganisation locale de la matrice, le transport dirigé de matière, le photo-blanchiment. La contribution de ces différents mécanismes est plus particulièrement révélée par l'existence de deux phénomènes observés pour la première fois. D'une part, la cinétique de déformation présente une transition entre deux régimes, l'un, au temps court, en phase avec l'excitation lumineuse et l'autre, au temps long, en opposition de phase. D'autre part, la morphologie des réseaux photo-induits dépend de façon spectaculaire de l'épaisseur des couches. L'ensemble des résultats obtenus apporte un nouvel éclairage sur certaines observations expérimentales antérieures, parfois contradictoires, notamment sur la différence entre les réponses d'un même matériau à une excitation optique en champ proche et champ lointain.