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Etude de l’auto-assemblage de colloïdes, vers le contrôle des propriétés optiques de cristaux colloïdaux

Adeline Perro, School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University (Boston)

2 November 2009

La conception et la fabrication de matériaux nanostructurés tels que des cristaux photoniques dont les propriétés optiques être peuvent modulées constituent un axe de recherche en plein essor. Les progrès apportés par la maîtrise croissante des méthodes de synthèse colloïdale permettent aujourd’hui la réalisation de matériaux dont la structure et la composition sont contrôlées à l’échelle du nanomètre. L’intérêt qu’elles suscitent concerne autant les aspects fondamentaux liés à la compréhension de l’évolution des propriétés physiques et chimiques de la matière, que le nombre d’applications susceptibles d’en découler.

Des colloïdes complexes, dont la forme ainsi que la fonctionnalité sont contrôlées constituent de très bons candidats dans l’étude de phénomènes physico-chimiques tels que les transitions de phases, la nucléation, la croissance cristalline, les mélanges hors équilibre ou les interactions entre particules. De même, l’introduction de colloïdes pouvant présenter une réponse à un stimulus permettrait de modifier les caractéristiques physico-chimiques du matériau laissant entrevoir la possibilité de concevoir des matériaux totalement inexistants à l’état naturel, comme des matériaux à bande interdite complète ou à indice de réfraction négatif.

Toutefois, malgré l’orientation des efforts de recherche pour la fabrication de cristaux photoniques, la compréhension de l’organisation de ces colloïdes en structures organisées nécessaire à l’optimisation de leurs propriétés optiques est encore à ce jour peu connue.

Dans ce contexte général, nous avons développé différents cristaux photoniques à partir de colloïdes complexes présentant des propriétés physico-chimiques originales. Une étude dynamique de ce processus d’auto-assemblage est envisagée afin de comprendre puis de contrôler la structure du cristal photonique ainsi synthétisé. Cette dernière peut être abordée grâce à de nombreuses techniques optiques (microscopie optique ou confocale, diffusion de la lumière, imagerie par holographie...), qui permettent de déterminer in situ la position de particules sphériques ou d’assemblages complexes au sein d’une solution colloïdale.

Article en rapport avec le sujet :

A Chemical Synthetic Route towards "Colloidal Molecules",

A. Perro, E. Duguet, O. Lambert, J.-C. Taveau, E. Bourgeat-Lami and S. Ravaine, Angew. Chem. Int. Ed., 48 (2009) 361.

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