PPNa – Nanoparticules & nanostructures

Permanents :  David Babonneau (DR CNRS05), Sophie Camelio (Pr CNU30), Sophie Rousselet (MdC CNU28), Lionel Simonot (MdC HDR CNU30)

 

Contexte et objectifs :

Les activités menées dans le cadre de cette action sont centrées autour de la nanostructuration et la fonctionnalisation de surfaces diélectriques (Al2O3, Si3N4, BN, TiO2, BN, ...) pour des applications optiques, plasmoniques, ou magnétiques. Ces travaux s'appuient notamment sur le développement de procédés originaux d'élaboration associant nanostructuration de surfaces par pulvérisation ionique en incidence oblique et croissance de nanoparticules ou de nanofils (Au, Ag, Agx-Au1-x, Al, FePt, ...) par voie PVD en géométrie rasante. Par exemple, il est ainsi possible d'exploiter des effets d'ombrage pour guider la croissance et contrôler l'organisation de nanostructures plasmoniques sous la forme de chaînes périodiques dont la réponse optique est caractérisée par une forte dépendance de la position de la résonance plasmon à la polarisation de la lumière incidente. De plus, en raison de la faible distance entre deux particules voisines d'une même chaîne, un ensemble de «points chauds» électromagnétiques est créé, ouvrant la voie à la réalisation de capteurs plasmoniques qui peuvent tirer profit de la forte amplification du champ local (voir figure ci-dessous).

[a] Image AFM de rides périodiques nanométriques obtenues par bombardement ionique en incidence oblique d'un film mince d'alumine. [b] Micrographie HAADF-STEM  d'un réseau de nanoparticules d'argent obtenu par PVD en incidence rasante sur la surface présentée en [a]. Les flèches représentent la direction projetée du faisceau d’ions Xe+ et celle du flux atomique d'Ag. [c] Spectres de transmission optique en incidence normale pour une polarisation longitudinale (x-pol.) et transverse (y-pol.) du champ incident. Insert : cartographie de champ proche optique obtenue par simulation FDTD en considérant 2 paires de nanoparticules ellipsoïdales (a=10 nm, b=8 nm, c=5 nm) séparées de 2 nm dans la direction x (polarisation longitudinale et longueur d’onde de 605 nm).

Par ailleurs, dans le cadre du projet ANR PHOTOFLEX mené en collaboration avec le Laboratoire H. Curien, nous développons des procédés de dépôt par pulvérisation magnétron qui permettent de synthétiser des films minces photochromes sur des supports souples (plastique transparent et papier blanc) ne résistant pas à de fortes températures (> 150°C). Aussi, la couleur de ces films, constitués de nanoparticules d'Ag dans une matrice nanoporeuse de TiO2, peut être modifiée sous insolation laser UV ou visible, en raison de réactions photo-induites d'oxydo-réduction ou par croissance thermique, modifiant la taille des nanoparticules métalliques et par conséquent leur réponse optique. Les substrats ne subissant aucune dégradation ni lors des dépôts, ni lors des diverses insolations laser, des applications sont envisageables en particulier pour l'impression sécurisée et traçable.

 

  • Collaborations : IRCER (Limoges), Institut Néel (Grenoble), Institut des Matériaux Jean Rouxel (Nantes), Laboratoire H. Curien (Saint-Etienne), Laboratoire de Physique des Solides (Orsay), SOLEIL (Gif-sur-Yvette), ESRF (Grenoble), DESY (Hambourg), Aristotle University of Thessaloniki (Grèce), Instituto de Optica (Madrid, Espagne)

 

  • Programmes de recherche, GDR : ANR PLASMAFACE, FEDER IMATOP, FEDER NanoTrans, projet NAq NANOTEXTOPT, projet NAq NACRES, ANR Integral, GDR NACRE

 

FitGISAXS: software package for modelling and analysis of GISAXS data using IGOR Pro
Journal of Applied Crystallography 43 (2010) 929-936 doi: 10.1107/S0021889810020352

Zipped routine (May 31, 2013): FitGISAXS_130531.zip

Zipped routine (December 5, 2018): FitGISAXS_181205.zip (running within the versions 7 and 8 of Igor PRO)

Contact : david.babonneau@univ-poitiers.fr

  • Principales publications récentes :

A. Fafin, S. Camelio, F. Pailloux, D. Babonneau, Surface plasmon resonances and local field enhancement in aluminum nanoparticles embedded in silicon nitride,

J. Phys. Chem. C 123 (2019) 13908-13917. 10.1021/acs.jpcc.9b03050

D. Babonneau, D. K. Diop, L. Simonot, B. Lamongie, N. Blanc, N. Boudet, F. Vocanson, N. Destouches, Real-time investigations of structural and optical changes in photochromic Ag/TiO2 nanocomposite thin films under laser irradiation,

Nano Futures 2 (2018) 015002. 10.1088/2399-1984/aaa665

D. Babonneau, E. Vandenhecke, S. Camelio, Formation of nanoripples on amorphous alumina thin films during low-energy ion-beam sputtering: Experiments and simulations,

Physical Review B 95 (2017) 085412. 10.1103/PhysRevB.95.085412

A. Fafin, S. Yazidi, S. Camelio, D. Babonneau, Near-field optical properties of Agx-Au1-x nanoparticle chains embedded in a dielectric matrix,

Plasmonics 11 (2016) 1407-1416. 10.1007/s11468-016-0191-8

S. Yazidi, A. Fafin, S. Rousselet, F. Pailloux, S. Camelio, D. Babonneau, Structure and far-field optical properties of self-organized bimetallic Aux-Ag1-x nanoparticles embedded in alumina thin films,

Phys. Status Solidi C 12 (2015) 1344-1348. 10.1002/pssc.201510079

G. Abadias, L. Simonot, J. J. Colin, A. Michel, S. Camelio, D. Babonneau, Volmer-Weber growth stages of polycrystalline metal films probed by in situ and real-time optical diagnostics,

Appl. Phys. Lett. 107 (2015) 183105. 10.1063/1.4935034

D. K. Diop, L. Simonot, N. Destouches, G. Abadias, F. Pailloux, P. Guérin, D. Babonneau, Magnetron sputtering deposition of Ag/TiO2 nanocomposite thin films for repeatable and multicolor photochromic applications on flexible substrates,

Adv. Mater. Interfaces 2 (2015) 1500134. 10.1002/admi.201500134

M. Garel, D. Babonneau, A. Boulle, F. Pailloux, A. Coati, Y. Garreau, A. Y. Ramos, H. C. N. Tolentino, Self-organized ultrathin FePt nanowires produced by glancing-angle ion-beam codeposition on rippled alumina surfaces,

Nanoscale 7 (2015) 1437-1445. 10.1039/C4NR05589F

V. Antad, L. Simonot , D. Babonneau, Influence of low-energy plasma annealing on structural and optical properties of silver nanoclusters grown by magnetron sputtering deposition,

J. Nanopart. Res. 16 (2014) 2328. 10.1007/s11051-014-2328-z

S. Camelio, E. Vandenhecke, S. Rousselet, D. Babonneau, Optimization of growth and ordering of Ag nanoparticle arrays on ripple patterned alumina surfaces for strong plasmonic coupling,

Nanotechnology 25 (2014) 035706. 10.1088/0957-4484/25/3/035706

A. Losquin, S. Camelio, D. Rossouw, M. Besbes, F. Pailloux, D. Babonneau, G. A. Botton, J. J. Greet, O. Stéphan, M. Kociak, Experimental evidence of nanometer-scale confinement of plasmonic eigenmodes responsible for hot spots in random metallic films,

Phys. Rev. B 88 (2013) 115427. 10.1103/PhysRevB.88.115427

S. Camelio, D. Babonneau, F. Pailloux, S. Rousselet, E. Vandenhecke, Sub-wavelength arrays of metallic nanoparticles for polarization-selective broad-band absorbers,

Nanoscience and Nanotechnology Letters 5 (2013) 19-26. 10.1166/nnl.2013.1418

V. Antad, L. Simonot, D. Babonneau, Tuning the surface plasmon resonance of silver nanoclusters by oxygen exposure and low-energy plasma annealing,

Nanotechnology 24 (2013) 045606. 10.1088/0957-4484/24/4/045606

J. Toudert, L. Simonot, S. Camelio, D. Babonneau, Advanced optical effective medium modeling for a single layer of polydisperse ellipsoidal nanoparticles embedded in a homogeneous dielectric medium : Surface plasmon resonances,

Phys. Rev. B 86 (2012) 045415. 10.1103/PhysRevB.86.045415

D. Babonneau, S. Camelio, E. Vandenhecke, S. Rousselet, M. Garel, F. Pailloux, Quantitative analysis of nanoripple and nanoparticle patterns by grazing incidence small-angle x-ray scattering 3D mapping,

Phys. Rev. B 85 (2012) 235415. 10.1103/PhysRevB.85.235415

V. Antad, L. Simonot, D. Babonneau, S. Camelio, F. Pailloux, P. Guérin, Monitoring the reactivity of Ag nanoparticles in oxygen atmosphere by using in situ and real-time optical spectroscopy,

J. Nanophotonics 6 (2012) 061502. 10.1117/1.JNP.6.061502

D. Babonneau, S. Camelio, L. Simonot, F. Pailloux, P. Guérin, B. Lamongie, O. Lyon, Tunable plasmonic dichroism of Au nanoparticles self-aligned on rippled Al2O3 thin films,

EPL 93 (2011) 26005. 10.1209/0295-5075/93/26005

L. Simonot, D. Babonneau, S. Camelio, D. Lantiat, Ph. Guérin, V. Antad, In situ opticalspectroscopy during deposition of Ag:Si3N4 nanocomposite films by magnetron sputtering,

Thin Solid Films 518 (2010) 2637-2643. 10.1016/j.tsf.2009.08.005

D. Babonneau, S. Camelio, D. Lantiat, L. Simonot, A. Michel, Waveguiding and correlatedroughness effects in layered nanocomposite thin films studied by grazing incidence small-angle x-ray scattering,

Phys. Rev. B 80 (2009) 155446. 10.1103/PhysRevB.80.155446

S. Camelio, D. Babonneau, D. Lantiat, L. Simonot, F. Pailloux, Anisotropic optical properties of silver nanoparticle arrays on rippled dielectric surfaces produced by low-energy ion erosion,

Phys. Rev. B 80 (2009) 155434. 10.1103/PhysRevB.80.155434

Voir aussi dans «Physique et Propriétés des Nanostructures – PPNa -save»

PPNa – Dynamique de la croissance de films minces PPNa – Films d’oxydes fonctionnels PPNa -Phases MAX & MXènes