Vue schématique d’un procédé hybride couplant PECVD et injection d’une solution colloïdale (Simon Chouteau)
Chercheurs, enseignants-chercheurs : Benoit Angleraud, Marie-Paule Besland, Aurélie Girard, Agnès Granier, Antoine Goullet, Maryline Le Granvalet, Clément Maheu [2023, ->], Mireille Richard-Plouet, Pierre-Yves Tessier
Chercheurs Contractuels : Quentin Hatte [2919-2020], Issraa Shahine [2019-2022],
Doctorants : Sarah Hekking [2023-2026]
Doctorants ayant soutenu : Maria Mitronika (2020), Simon Chouteau (2024), Julien Chevet (2025)
La combinaison de procédés plasmas froids complexes avec des approches par voie chimique ouvre la voie à de très larges possibilités de synthèse s’étendant de couches minces nanoporeuses à des films nanocomposites.
Dans le premier axe »Matériaux nanoporeux et nano-objets », la chimie en solution peut intervenir après le traitement plasma afin de nanostructurer la couche. L’usage de substrats template spécifiques est aussi une possibilité intéressante pour obtenir des nano-objets.
Dans le second axe, »Nanocomposites PECVD et chimie en solution », la chimie en solution et le procédé plasma sont véritablement couplés pour développer un procédé hybride innovant basé sur l’injection de solutions colloïdales à basse pression. L’aérosol ainsi formé permet le transport des nanoparticules au sein des gouttelettes de solvant et leur incorporation dans une matrice produite à l’aide du précurseur organo-métallique présent dans le plasma.
Mots clés : Couches minces nanostructurées et nanocomposites, nano-objets, procédé PECVD, diagnostics plasmas, interactions plasma surface, caractérisations multi-échelle du macro au nano.
Domaines d’application : Nanocomposites diélectriques, conducteurs transparents et flexibles, émetteurs de lumière de couleur contrôlée, photocatalyse
Projets de recherche en cours : ANR PRC ADN
Projets de recherche récents : ANR PRC LuMINA, Pré maturation CNRS OrCAP, Maturation SATT Elec3d
1- Nanocomposites par procédé hybride couplant PECVD et chimie en solution
Nanocomposite incluant des nanoparticules de TiO2 dans une matrice de silice vue transverse par microscopie électronique en transmission et balayage en mode HAADF et cartographie EDX
Chercheurs, enseignants-chercheurs : Marie-Paule Besland, Antoine Goullet, Agnès Granier, Clément Maheu, Mireille Richard-Plouet
Doctorants : Sarah Hekking |2023-2026],
Doctorants ayant soutenu : Maria Mitronika (2020), Simon Chouteau (2024), Julien Chevet (2025)
La synergie des compétences « Chimie douce » et PECVD (lien vers page PECVD de Couches minces) a permis de mettre au point et optimiser un procédé innovant hybride : consistant à injecter une solution colloïdale dans un plasma basse pression. L’utilisation de plasma basse pression permet, par rapport aux approches développées à la pression atmosphérique, de mieux contrôler et moduler le transfert énergétique aux espèces actives (radicaux et ions) du plasma.
D’autre part, notre spécificité consiste à utiliser des solutions colloïdales de nanoparticules, NPs, préparées au laboratoire, stables dans des solvants organiques choisis, pour produire des films minces nanocomposites (NCs) formés de NPs dispersées dans une matrice.
Ces matériaux NPs TiO2@matrice SiO2 à indice optique et à constante diélectrique accordables sont de bons candidats pour le développement de dispositifs optiques et électriques passifs intégrés. Nous avons acquis une compréhension des mécanismes de transport des NPs au sein des gouttelettes ce qui a permis de moduler la nature des solutions injectées en partenariat (ANR LuMINA) et d’ajuster la photoluminescence des NPs de ZnO, dispersées dans une matrice silice. Dans un second temps, outre la nature de la solution, notre stratégie est de modifier la nature de la matrice pour des applications en photocatalyse.
Mots-clés : Physique des plasmas basse pression, Procédé PECVD et couplage avec la chimie en solution, Diagnostics plasmas, Interactions gouttelettes-plasma, interactions plasma-surface
Expertises : PECVD, Chimie en solution, Ellipsométrie
Collaborations : LAPLACE (Toulouse), Laboratoire de Chimie de Coordination (Toulouse), Université de Montréal (Canada)
Projets de recherche en cours : ANR PRC ADN
Projets de recherche récents : ANR PRC LuMINA
Publications majeures :
Nanocomposite par procédé hybride
Handling Nanoparticle Content in Nanocomposite Thin Films Deposited by Misty Plasma Processes through Controlled Flash Boiling Atomization.
Chouteau, S.; Stafford, L.; Granier, A.; Goullet, A.; Richard-Plouet, M. Langmuir 2024. https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.3c03176.
2- Matériaux nanoporeux et nano-objets
Chercheurs, enseignants-chercheurs : Benoit Angleraud, Aurélie Girard, Maryline Le Granvalet, Mireille Richard-Plouet, Pierre-Yves Tessier
Matériaux nanoporeux : nous avons montré que le désalliage de couches ultraminces d’or et de cuivre produit des membranes d’or nanoporeuses transférables facilement sur tout type de support. L’équipe travaille sur leur utilisation dans des applications de conducteurs transparent pour l’électronique flexible et de capteurs SERS.
Nano-objets : L’équipe développe depuis plusieurs années des approches de synthèse de nano-objets (nanofils et nanotubes) basées sur des dépôt PVD direct sur des substrats template combinés avec divers traitements tels que le désalliage ou l’effet Kirkendall ou la conversion. Les études sont focalisées d’une part sur la compréhension des phénomènes physicochimiques mis en jeu à des échelles nanométriques, d’autre part sur l’exploitation de ces phénomènes pour une mise en forme des objets contrôlée à l’échelle nanométrique.
Mots-clés : Nanomatériaux, couches minces, désalliage, électronique flexible, capteurs plasmas, interactions plasma surface
Publications majeures sur le sujet :
