Refractive index engineering using polymer nanocomposites
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LorientDisciplines:
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Abstract EN:
Historically, light was a centre of interest for numerous inquisitive people: the philosophers who were interested in its nature and the scientists who wanted to interpret its associated phenomena. Optics is playing a pivotal role in many of our day to day applications.The refractive index is one of the most significant parameters in photonics. An increase in the efficiency of the photonic devices, like Light Emitting Diodes, Solar Cells, etc., can be achieved by reducing the refractive index mismatch of materials used in the optical devices.This thesis throws some light into the tailoring the refractive index of materials, by giving detailed aspects of refractive index and engineering of the refractive index using polymer nanocomposite. This introductory chapter evolves into a wider discussion on the refractive index and the types of refractive index and the potential leverage that can be obtained by engineering the refractive index. Polymer thin films were prepared and the nanoparticles were introduced so as to modify the refractive index. Similarly, thick polymer films were prepared using PMMA and Polystyrene and these were utilized to optically and morphologically characterize the prepared samples. Multiple methods have been utilized to prepare the polymer films. Ultra thin polymer films were also prepared using the spin coating technique and later the thickness of the polystyrene film was changed so as to understand its impact on the refractive index. There were multiple challenges to overcome while carrying out the research like the preparation of ultra pure substrate, uniformity in the prepared polymer thin film, adherence of the polymer thin film on to the substrates after solvent casting etc. All the challenges were overcome using the innovations, which are detailed in the thesis.
Abstract FR:
À travers l’histoire, la lumière a suscité le plus vif intérêt chez de nombreuses personnes curieuses, qu’il s’agisse de philosophes questionnant sa nature ou de scientifiques cherchant à interpréter les phénomènes qui lui sont associés. L’optique joue un rôle essentiel dans nombre de nos applications quotidiennes. L’indice de réfraction est l’un des facteurs les plus importants en photonique. Il est possible d’améliorer l’efficacité des dispositifs photoniques, comme les diodes électroluminescentes, les cellules photovoltaïques, etc., en réduisant la disparité des indices de réfraction des matériaux utilisés dans les dispositifs optiques. Cette thèse apporte quelques éclaircissements sur l’adaptation de l’indice de réfraction des matériaux, détaillant des aspects de l’indice de réfraction et de son ingénierie à l’aide de nanocomposites de polymère. Ce chapitre d’introduction évolue vers une discussion plus large sur l’indice de réfraction, ses différentes valeurs, et les avantages potentiels que son ingénierie pourrait générer. De minces films polymères ont été préparés et les nanoparticules ont été introduites de façon à modifier l’indice de réfraction. De la même manière, des films épais ont été préparés en utilisant du PMMA et du polystyrène, ceux-ci ayant été utilisés pour caractériser optiquement et morphologiquement les échantillons préparés. De nombreuses méthodes ont été employées pour préparer les films polymères. Des films polymères ultraminces ont également été préparés en utilisant la technique de revêtement par centrifugation, puis l’épaisseur du film de polystyrène a été modifiée afin d’étudier son impact sur l’indice de réfraction. Il a fallu surmonter plusieurs obstacles lors des recherches, comme la préparation d’un substrat ultra pur, l’uniformité du film polymère mince préparé, l’adhérence du film polymère mince sur les substrats après le coulage au solvant, etc. Tous ces défis ont été relevés grâce aux innovations détaillées dans cette thèse.