Photonic colloidal crystals with a controlled architecture
Cristaux photoniques colloïdaux d'architecture contrôlée
Résumé
This manuscript deals with the elaboration of photonic crystals with a controlled architecture from the self-assembly of colloidal particles. We presented in a first part the synthesis of mineral and organic monodisperse colloidal particles and the method of elaboration of colloidal photonic crystals with a homogenous thickness. Crystalline quality of the colloidal assemblies has been investigated by Scanning Electron Microscopy and their optical properties characterized by Near InfraRed spectroscopy. In order to modulate the architecture of the materials, we have elaborated heterostructures consisting in the superposition of two colloidal crystals of particles of different diameter, or we have inserted in a controlled manner planar defects made of monolayers of colloidal spheres of different diameter or different nature inside the crystals. The structure-optical properties relationship of these materials has been systematically investigated. Such a study is a clear example of the wide diversity of optical properties that can be obtained by precisely tailoring the architecture of colloidal photonic crystals.
Ce manuscrit décrit l'élaboration de cristaux photoniques d'architecture contrôlée par l'assemblage de particules colloïdales. Nous avons présenté tout d'abord les voies de synthèse des particules colloïdales monodisperses minérales et organiques ainsi que les méthodes d'élaboration de cristaux photoniques colloïdaux d'épaisseur homogène. La qualité cristalline des édifices a été caractérisée par microscopie électronique à balayage et leurs propriétés optiques enregistrées par spectroscopie proche infrarouge. Dans le but de moduler l'architecture des matériaux, nous avons aussi fabriqué des hétérostructures en superposant deux cristaux colloïdaux de particules de diamètres différents, ou inséré de façon parfaitement contrôlée au sein des édifices des défauts planaires, matérialisés par des monocouches de particules de diamètres ou de natures différentes. Une étude de la relation structure - réponses optiques des différents matériaux a été systématiquement menée et met en évidence la diversité des propriétés optiques qui peuvent être obtenues en modulant précisément l'architecture des cristaux photoniques élaborés.