Etude de l'interaction laser-gels et matériaux hybrides (organique-inorganique) à base d'oxyde de titane
Institution:
Paris 13Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
This PhD work is devoted to study of light interaction with a new class of media – wet titanium oxide gels and gel-based hybrid materials. The separation of light-induced charges (e– and h+) with high quantum efficiency is demonstrated in these materials: the electrons are stored in gel network as Ti3+, whereas the holes are stored in liquid component of the gels and in polymer component of the hybrids. Their lifetime can be as long as several months. All light-induced Ti3+ are chemically active. They are responsible for dark absorption continuum from 350 nm to 2. 5 µm. A theoretical model is proposed explaining the main features of the laser-induced charge kinetics. The gel darkening induced by millijoule femtosecond laser pulses is shown. It occurs in the beam filamentation conditions and reveals nonlinear mechanisms related to soft plasma. This study shows high photosensitivity of titanium oxide gels and gel-based hybrid materials allowing to consider them for photonic applications
Abstract FR:
Cette thèse concerne l'étude d'interaction de la lumière avec des gels et des nouveaux matériaux hybrides à base d'oxyde de titane. Une séparation des charges photo-induites efficace (e– et h+) a lieu dans ces milieux: les électrons sont stockés, tels que Ti3+, tandis que les trous sont piégés dans la phase liquide des gels et dans la phase polymère des hybrides. Le temps de vie de Ti3+ peut atteindre quelques mois. Ceux-ci sont actifs chimiquement. Ils presentent un continuum "noir" d'absorption compris entre 350 nm et 2,5 µm. Un modèle théorique est proposé pour expliquer la cinétique des porteurs de charges photo-induites. Le noircissement des gels sous irradiation laser femtoseconde est observé. Pour des impulsions du millijoule, l'effet est lié à une filamentation du faisceau laser et révèle des mécanismes nonlinéaires liés au plasma "doux" induit. Ces études montrent une photosensibilité élevée de ces gels et matériaux hybrides, intéressante pour diverses applications photoniques.