Elaboration et caractérisation optique de microstructures à multicouches d’inspiration biologique
(2014)
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- (fr) Les études développées dans cette thèse de doctorat reposent sur l’axe de recherche principal : la production d’effets visuels particuliers dus à une structure multi-échelle. Notre objectif est la réalisation en laboratoire des structures à deux échelles qui tirent leur origine d’observations biologiques : (1) Une structuration de surface de forme multicouche, à l’échelle nanométrique, inspirée d’une étude menée au sein de notre laboratoire Optics laboratory (NAPS) en collaboration avec l’Université de Namur qui a déjà permis la synthèse artificielle des multicouches planes, bio-inspirées reproduisant les propriétés optiques de la cuticule d’un coléoptère, à savoir le Chrysochroa vittata. La compréhension du mécanisme de coloration sur cet insecte a révélé un empilement des multicouches minces de chitine et d’air intercalés. La structure artificielle bio-inspirée a pu donc être mise au point grâce à la maitrise du modèle théorique (cristaux photoniques) et de la technique de dépôt sous vide. (2) Des structurations à l’échelle microscopique de formes différentes : pyramidale, hémisphérique et cylindrique inspirées des espèces Calidea panaethiopica et Pamphobeteus antinous. (3) À cela s’ajoute l’insertion de la fluorescence dans une structure multicouche pour reproduire les propriétés optiques des papillons Troïdes magellanus. De nombreuses mesures ont été consacrées à la compréhension des propriétés optiques de telles structures. La caractérisation optique a été approfondie afin de bien cerner le comportement de ces structures. Et Grâce aux outils de calcul basant sur le formalisme des matrices de transfert et la théorie de Mie, les simulations ont été détaillées. Par le biais de ces recherches, il apparait que la nature dispose d’une large diversité de structures produisant des effets visuels inattendues. Cette créativité se devait de compenser le manque de matériaux à disposition. En effet, nous avons distingué la présence d’un seul bipolymère « la chitine » dans toutes structures photoniques naturelles. Les progrès techniques actuels nous permettent d’utiliser un plus grand nombre de matériaux et de ce fait de profiter au mieux des contrastes d’indices si important en photonique.
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Citations
Deraoui, A. (2014). Elaboration et caractérisation optique de microstructures à multicouches d’inspiration biologique. https://hdl.handle.net/2078.5/58844