La chimie sol-gel permet la croissance en solution d’architectures d’oxydes dont la taille, la morphologie et la fonctionnalité du squelette minéral peuvent être contrôlées par des entités organiques.
Lorsque le système organique apporte la fonctionnalité optique, les propriétés sont partiellement contrôlées par les interactions « molécules – matrice d’oxyde ». La dispersion de photochromes organiques dans la matrice minérale permet par exemple d’obtenir des films présentant une large gamme de propriétés optiques (indice de réfraction modulable, biréfringence induite, migration de matière contrôlée). Les applications potentielles concernent les interrupteurs optiques, l’optique guidée, le stockage optique haute-densité et la nanolithographie optique.
Les unités organiques permettent également d’élaborer des architectures cristallines nanométriques, de les stabiliser sous forme colloïdale et de contrôler leurs propriétés de surface (fonctionnalisation chimique et biologique, transferts d’énergie). On s’intéressera en particulier au cas des nanoparticules d’oxydes dopés lanthanides (YVO4:Ln). Avec un dopage par des ions Eu3+, on montre l’influence des défauts cristallins, de la taille des nanoparticules et de leur état de surface sur les propriétés d’émission de photons visibles. Avec un co-dopage par Yb3+ et Er3+, on montre la possibilité de réaliser des convertisseurs nanométriques relativement efficaces de photons infrarouges en photons visibles. Ces nanoparticules luminescentes peuvent être utilisées comme sources de lumière dans des dispositifs de visualisation ou comme sondes locales en biologie (localisation de canaux sodiques, détection de peroxyde d’hydrogène intracellulaire, suivi dynamique de biomolécules individuelles, etc.).
La dernière partie concerne la réalisation de films poreux sol-gel en utilisant des agents porogènes organiques nanométriques (nanoparticules de latex, mésophases lyotropes…) Les motivations sont à la fois fondamentales, avec la notion de couches poreuses modèles, et applicatives, avec la réalisation de matériaux à gap de photons pour l’extraction de lumière, de revêtements bas-indice pour des dispositifs antireflets et de revêtements photocatalytiques pour des dispositifs autonettoyants. Ces différentes propriétés peuvent être associées au sein de revêtements sol-gel polyfonctionnels pour le photovoltaïque ou l’éclairage.
