Développement d'une nouvelle spectroscopie optique non linéaire utilisant la génération de fréquence-somme doublement résonnante. Application à l'étude des couplages vibrationnels et électroniques aux interfaces films minces-métaux

Thèse de l'étudiant: Doc typesDocteur en Sciences

Résumé

Cette thèse, fondée sur l'optique non linéaire, présente une spectroscopie originale pour la caractérisation des propriétés vibroniques des films minces présents aux interfaces: la spectroscopie par génération de fréquence-somme doublement résonnante ou DRSFG. Dans la première partie, nous développons les bases théoriques nécessaires à la compréhension du concept de polarisabilité non linéaire du second ordre des matériaux dans le cadre des spectroscopies SFG (fréquence-somme) et DFG (fréquence-différence) classiques et généralisons les résultats à la DRSFG. Dans la seconde partie, nous décrivons le dispositif laser expérimental et la ligne de détection que nous avons dû concevoir pour mettre en oeuvre cette nouvelle spectroscopie. Dans la troisième partie, la plus importante, nous présentons différents résultats obtenus en passant par étapes progressives de la SFG classique à la DRSFG. Ainsi, en SFG, dans le cas d'une interface composée de polyéthylène glycol 400 sur CaF2, nous montrons qu'à l'air, les groupements terminaux OH pointent en dehors de l'interface tandis que les chaînes composant le polymère sont liées entre elles par ponts hydrogène. En présence de molécules d'eau, la conformation bien ordonnée de la surface est dégradée et de nouvelles espèces OH sont identifiées démontrant la forte interaction de l'eau avec le polymère. Pour des interfaces composées de chaînes alcanethiols sur Au(111), nous mettons en évidence la sensibilité de la SFG à la nature des groupements terminaux. Ces exemples montrent que la SFG classique est limitée à la caractérisation vibrationnelle des interfaces. Nous analysons ensuite simultanément les propriétés vibrationnelles et électroniques de plusieurs interfaces par DRSFG. Nous démontrons la présence des transitions interbandes métalliques s-d dans des monocouches de biphényl et de dodécanethiol adsorbées sur Ag(111), Au(111) et Pt(111) pour une énergie correspondant à celle du faisceau SFG généré. De façon similaire, nou
Date de réussite2003
langueFrançais
SuperviseurPaul Thiry (Promoteur), Andre Peremans (Jury), Laurent Houssiau (Jury), Abderrahmane Tadjeddine (Jury) & Benoît Champagne (Jury)

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Développement d'une nouvelle spectroscopie optique non linéaire utilisant la génération de fréquence-somme doublement résonnante. Application à l'étude des couplages vibrationnels et électroniques aux interfaces films minces-métaux
Humbert, C. (Auteur). 2003

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