Pour véhiculer rapidement une information numérique, on utilise la lumière en jouant sur ses propriétés comme son intensité, sa fréquence, sa phase et sa polarisation…. En effet, c’est le vecteur d’information le plus rapide et les propriétés de la lumière, plus particulièrement sa polarisation circulaire (ou hélicité*), sont parfaitement conservées lors de la propagation spatiale, même sur de très longues distances. Les scientifiques s’intéressent donc à des matériaux capables de générer ou de transporter de la lumière aux caractéristiques parfaitement définies.
Une partie des recherches se concentre actuellement sur les nanomatériaux dont les électrons de surface sont capables d’interagir avec la lumière pour générer des plasmons. Ces ondes de densité électronique se déplaçant à la surface du matériau plasmonique pourraient être capables de transporter des informations lumineuses à très hautes fréquences. Pour produire ces plasmons, l’assemblage de nanoparticules qui forment le matériau final ne doit être ni parfaitement organisé (comme des cristaux) ni complètement amorphe. C’est ce désordre qui est à l’origine des propriétés photoniques de ces systèmes.
Malheureusement, l’auto-assemblage de nanoparticules conduit le plus souvent à des matériaux aux structures simples et ordonnées, du fait de la nature symétrique des nanoparticules. Une façon d’orienter l’auto-assemblage vers des systèmes plus désordonnés est de confiner la réaction à un petit espace. Des scientifiques du Laboratoire de Physique du Solide (CNRS/Université de Paris-Saclay), l’Institut Charles Sadron (CNRS/Université de Strasbourg) et la ligne de lumière SWING du synchrotron SOLEIL ont ainsi réalisé l’auto-assemblage de nanoparticules d’or par évaporation à l’intérieur de petites cavités de formes différentes. Les équipes ont montré que différents motifs cristallins (bâtonnets, pyramides, etc.) se formaient en fonction de la forme de la cavité. Ils ont montré, par une approche multi-échelle**, l’influence de cette géométrie sur la croissance d’un domaine cristallin et la formation de joints de grains (défauts cristallins).
Ces résultats, publiés dans la revue ACS Nano montrer comment il est possible de contrôler l’orientation des nanoparticules et la formation de défauts lors de leur auto-assemblage. Des recherches qui pourraient avoir des applications en plasmonique où l’interaction lumière-matière doit être parfaitement maîtrisée.
* Aussi appelée hélicité, elle représente le sens de rotation de la composante électrique de la lumière (dans le sens horaire ou antihoraire) autour de son axe de propagation.
** Utilisation de la diffusion conventionnelle des rayons X aux petits angles (SAXS), du faisceau de micro-rayons X (µSAXS) pour la spectroscopie d’absorption et de la microscopie électronique à balayage.
Editeur : CCdM
