Nanoparticules & nanostructures

Permanents :  David Babonneau (CR CNRS HDR), Sophie Camelio (PR CNU30 HDR), Sophie Rousselet (MdC CNU28), Lionel Simonot (MdC CNU30).

Doctorant et post-doc : Daouda Diop (2013->), Mathieu Garel (Post Doctorant), Elliot Vandenhecke (2009->).

  • Contexte et objectifs :

Outre la simple miniaturisation recherchée dans le domaine de la microélectronique, les objets de taille nanométrique sont au cœur de toutes les attentions pour la mise au point de matériaux présentant des propriétés physiques ou chimiques originales. Afin d’obtenir des matériaux fonctionnels à l'échelle nanométrique, nous développons une approche « bottom-up » originale qui permet de réaliser de manière spontanée des nanostructures simples ou plus élaborées par pulvérisation ionique ou pulvérisation magnétron de matériaux diélectriques (Al2O3, Si3N4, BN) et de métaux(Ag, Au, FePt). Nos travaux s’attachent à comprendre d’une part les mécanismes de nanostructuration de surfaces diélectriques par gravure ionique en incidence oblique afin de contrôler la formation de rides périodiques(figure 1a)etd’autre part les mécanismes qui gouvernent la croissance et l’organisation de nanostructures métalliques sur de telles surfaces,nanofils (figure 1b) ou nanoparticules (figure 2a). Cette activité s’appuie sur des efforts méthodologiques importants afin de développer des moyensquantitatifs d’analyse structurale associant différentes techniques de caractérisation (HAADF-STEM, AFM, GISAXS). Le suivi en temps réel par SDRS de la réponse optique de nanoparticules de métaux nobles permet par ailleurs d’étudier les cinétiques de croissance et d’évolution sous différents traitements (oxydation, recuit, plasma, …). L’ensemble de ces informations permet d’interpréter et modéliser les propriétés physiques associées, essentiellement plasmoniques(ou magnétiques), et en particulier les effets d’anisotropie de forme et d’organisation(figure 2b).

 

 

Figure 1 :

(a) Image AFM de rides périodiques nanométriques obtenues par gravure d’un film mince d’alumine avec des ions Xe+de faible énergie.

(b) Réseau de nanofils de FePt obtenus par co-dépôt en incidence rasante sur un film mince d’alumine nanoridée.

 

 

 

 

Figure 2 :

(a) Réseau de nanoparticules d’argent obtenues par dépôt en incidence rasante sur un film mince d’alumine nanoridée.

(b) Spectre de transmission en incidence normale pour deux orientations de la polarisation vis-à-vis des chaînes de nanoparticules. La dépendance de la réponse optique (position spectrale, amplitude et largeur de la résonance de plasmons de surface) avec la polarisation du champ incident est liée à la fois à une anisotropie d'organisation, de forme et d’orientation des particules.

 

 

 

  • Programmes de recherche, GDR:

    • ANR QMAX : collaboration SPCTS (Limoges) et Institut Néel (Grenoble)

    • Projet CNano : collaboration Institut des Matériaux Jean Rouxel (Nantes)

    • GDR Nacre, GDR Nanoalliages, GDR OrNano


  • FitGISAXS : software package for modelling and analysis of GISAXS data using IGOR Pro.Zipped routine (May 13, 2013) : FitGISAXS_130531.zip (including paracrystal 2D models with finite size effects...).

Contact : david.babonneau@univ-poitiers.fr


  • Principales publications récentes :


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) 235415/1-11. 10.1103/PhysRevB.85.235415


D. Babonneau, S. Camelio, L. Simonot, F. Pailloux, P. Guérin, B. Lamongie, O. Lyon, Tunable plasmonic dichroism of Au nanoparticles self-aligned on rippled Al2O3thin films,

EPL 93 (2011) 26005/1-5.10.1209/0295-5075/93/26005


L. Simonot, D. Babonneau, S. Camelio, D. Lantiat, Ph. Guérin, V. Antad, In situ opticalspectroscopy during deposition of Ag:Si3N4nanocomposite films by magnetron sputtering,

Thin SolidFilms 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 /1-12.10.1103/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) 155434/1-10.10.1103/PhysRevB.80.155434

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