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Mesure de non linéarité moléculaire
Vue de dessus de la cellule de mesure de diffusion harmonique
Vue latérale de la cellule de mesure sous champ électrique « EFISH »
Le LPQM dispose d'une expertise de longue date dans le domaine de l'ingénierie moléculaire pour l'optique non linéaire quadratique, tout particulièrement grâce à une analyse tensorielle des hyperpolarisabilités proposée par Joseph Zyss dès le début des années 1990. Cette approche basée sur la décomposition des hyperpolarisabilités en tenseurs irréductibles a permis à cette activité d'étendre son domaine d'investigation, auparavant limité aux espèces dipolaires et non chargées, à de nouvelles familles de molécules à non linéarité octupolaire, notamment des complexes métalliques.
L'objectif de cette plate-forme de caractérisation optique non linéaire (génération de second et de troisième harmonique) est de proposer aussi bien au sein de l'IDA qu'à des laboratoires extérieurs (dans le cadre de collaborations notamment), des outils de caractérisation optiques non linéaires très peu courants dans les laboratoires de photonique.
L'objectif de cette plate-forme de caractérisation optique non linéaire (génération de second et de troisième harmonique) est de proposer aussi bien au sein de l'IDA qu'à des laboratoires extérieurs (dans le cadre de collaborations notamment), des outils de caractérisation optiques non linéaires très peu courants dans les laboratoires de photonique.
Cette plateforme est dédiée à la mesure en solution des hyperpolarisabilités quadratiques et cubiques de molécules organiques, de complexes métalliques et de nanoparticules. L'expérience de diffusion harmonique de la lumière opérant à 1,9 µm est unique au monde. Elle permet d'explorer les nonlinéarités d'espèces moléculaires dont le spectre d'absorption couvre la quasi-totalité du domaine visible, la longueur d'onde harmonique (950 nm) se situant dans le domaine de transparence de la plupart des composés organiques.
Deux types d'expériences sont disponibles :
- un montage de génération de second harmonique sous champ électrique (EFISH) permettant de déterminer le produit scalaire µ.de molécules dipolaires et non ioniques pour l'élaboration de matériaux polymères électro-optiques,
- un dispositif de diffusion harmonique de la lumière qui permet d'accéder aux composantes dipolaire et octupolaire du tenseur
Deux longueurs d'onde sont disponibles : 1,06 µm, issue directement d'un laser Nd3+ :YAG nanoseconde, et 1,9 µm, fournie par diffusion Raman stimulée à partir d'une cuve à hydrogène sous pression pompée à 1,06 µm. Des caractérisations de matériaux solides, notamment en poudre, sont également disponibles.
Mise en évidence d'hyperpolarisabilités géantes de complexes sandwich de lanthanides : des hyperpolarisabilités supérieures d'un ordre de grandeur à celles des molécules de taille analogue ont été mises en évidence dans des structures moléculaires dont un exemple est représenté ci-joint (betha= 5700.10(-30) ues).
- un montage de génération de second harmonique sous champ électrique (EFISH) permettant de déterminer le produit scalaire µ.de molécules dipolaires et non ioniques pour l'élaboration de matériaux polymères électro-optiques,
- un dispositif de diffusion harmonique de la lumière qui permet d'accéder aux composantes dipolaire et octupolaire du tenseur
Deux longueurs d'onde sont disponibles : 1,06 µm, issue directement d'un laser Nd3+ :YAG nanoseconde, et 1,9 µm, fournie par diffusion Raman stimulée à partir d'une cuve à hydrogène sous pression pompée à 1,06 µm. Des caractérisations de matériaux solides, notamment en poudre, sont également disponibles.
Les développements les plus récents du LPQM dans le domaine portent sur la caractérisation de complexes métalliques et de dérivés octupolaires de terres rares («sandwich» de lanthanides).
Un autre axe de recherche porte sur la caractérisation optique non linéaire de nanoparticules en solution, principalement à base de métaux nobles (or, argent, platine) ou de dérivés de terres rares en solution, en étudiant l'influence de la symétrie et de la taille de ces particules sur leur hyperpolarisabilité. Actuellement, ces nano-objets sont synthétisés au LPQM.
La plate-forme permet de développer des collaborations avec des équipes en chimie ou en sciences des matériaux, en France (ENS Lyon, Université de Rennes1) et à l'international (Chili, Hongrie, Inde, Hong-Kong, Italie, Tunisie...)
Un autre axe de recherche porte sur la caractérisation optique non linéaire de nanoparticules en solution, principalement à base de métaux nobles (or, argent, platine) ou de dérivés de terres rares en solution, en étudiant l'influence de la symétrie et de la taille de ces particules sur leur hyperpolarisabilité. Actuellement, ces nano-objets sont synthétisés au LPQM.
La plate-forme permet de développer des collaborations avec des équipes en chimie ou en sciences des matériaux, en France (ENS Lyon, Université de Rennes1) et à l'international (Chili, Hongrie, Inde, Hong-Kong, Italie, Tunisie...)
Contact :
Liste des équipements :
- Laser Nd3+ :YAG nanoseconde (Thalès Laser), 10 Hz
- Cuve Raman à hydrogène sous pression
- Photomultiplicateurs pour le visible et le proche IR
- Montage haute tension impulsionnel
Localisation
ENS Cachan, bâtiment d'Alembert