ERC Starting grant « SCATTER »

Elaboration « bottom-up » de matériaux en silicium nanostructurés avec des propriétés optiques inédites

Le contrôle de la cristallinité, de la forme, de la taille et de la porosité des nano-objets conduit à des propriétés physiques remarquables et uniques. La silice (SiO₂), pour laquelle la morphologie peut être contrôlée avec précision, fait partie des nanomatériaux les plus étudiés. Le silicium (Si), présente des propriétés exceptionnelles en optique grâce à son indice de réfraction élevé. Actuellement, il n’est pas possible de contrôler les caractéristiques physiques des nano-objets en silicium. Par conséquent, le défi majeur actuel est de créer des particules en silicium de taille et de forme contrôlées.

L’objectif de Scatter est de révolutionner la synthèse du silicium, en produisant des nano-objets actuellement inaccessibles et en réalisant des matériaux à base de silicium avec des propriétés optiques inédites.

Quatre stratégies, guidées par des modèles optiques, seront appliquées pour moduler la propagation de la lumière par les objets en silicium : la porosité contrôlée dans les sphères, la synthèse d’objets anisotropes, la fabrication d’agrégats de 13 sphères et l’assemblage de sphères de diamètres différents. Les nano-objets en silicium seront auto-assemblés en divers matériaux et leurs propriétés optiques seront évaluées à l’aide de méthodes de caractérisation avancées.

Les propriétés qui peuvent résulter de la réalisation de ces matériaux à base de silicium comprennent un indice de réfraction nul ou négatif, une transmission totale ou une absorption totale de la lumière ou un confinement de la lumière à faibles pertes en dessous de la limite de diffraction. La maîtrise de la fabrication de blocs de construction en silicium permettra de réaliser de nouveaux systèmes, y compris des exemples réels de métamatériaux sous forme de lentilles planaires, de monolithes, de fibres, d’encres, de films et de surfaces.

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