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Matériaux colorés en bleu Rayleigh : élaboration, modélisation et corrélation entre structure et couleur physique

ABG-101446 Stage master 2 / Ingénieur 6 mois 554,40 euros
29/11/2021
Institut Lumière Matière ILM- UMR 5306 CNRS / Université Claude Bernard Lyon 1
villeurbanne Auvergne-Rhône-Alpes France
  • Physique
  • Matériaux
  • Numérique
nanoparticules optique modelisation materiau couleur art
17/12/2021

Établissement recruteur

Une Unité de Recherche sur le campus LyonTech–la Doua :

  • Une unité mixte de recherche (UMR5306) rattachée à l’Université Claude Bernard Lyon 1 et au CNRS
  • Un laboratoire situé sur le campus de LyonTech-la Doua au cœur de la métropole Lyonnaise et de la région Auvergne Rhône-Alpes
  • Plus de 300 collaborateurs
  • 6 axes thématiques

Une Recherche d’Excellence en Physique et Chimie :

  • La Lumière pour façonner et caractériser la matière
  • L’élaboration de (nano)matériaux et l’étude de leurs propriétés optiques, électroniques, mécaniques, thermiques, rhéologiques
  • Une approche expérimentale et théorique multi-échelle : du nanomètre au mètre ; de l’attoseconde à la seconde
  • Des projets à l’interface avec l’ingénierie, la biologie, la santé, l’environnement et l’ingénierie

Description

Objectifs

Le développement de couleurs structurelles sans pigments chimiques répond à des enjeux environnementaux et économiques, et leur développement nécessite des études fondamentales pour maîtriser et mettre en œuvre le lien entre la structuration de la matière et sa coloration. En effet, les couleurs structurelles sont le produit de l'interaction entre la lumière et l’architecture de la matière à l'échelle des longueurs d'onde. Elles impliquent la modification du champ électromagnétique incident par des processus physiques optiques classiques tels que l'interférence, la diffraction, la diffusion ou la polarisation.

Dans ce stage, le candidat étudiera les couleurs structurelles, qui sont liées à la dispersion désordonnée de particules nanométriques dans une matrice transparente. C'est un phénomène, très présent dans la nature, qui donne sa couleur au ciel mais aussi leurs couleurs à de nombreux organismes vivants (plumes, ailes, iris de l'œil, plantes etc.). La compréhension approfondie et la maîtrise de l'obtention de cette couleur est également un enjeu dans le domaine de l'histoire de l'art pour mieux comprendre les pratiques des grands maîtres en particulier à l'époque de la Renaissance.

 

Programme

L'effet de la diffusion de la lumière sur l'obtention de la couleur sera analysé selon deux approches : une approche mathématique en modélisant le transport de la lumière dans le matériau  et, une approche expérimentale en étudiant des matériaux (films ou solides) élaborés par chimie douce.

Ce sujet est destiné à se poursuivre par un sujet de thèse.

 

Équipe

Pour ce stage, le candidat bénéficiera de l'expérience de l'équipe "Matériaux photoniques et nanostructures" qui travaille sur la coloration au bleu de Rayleigh depuis 5 ans dans le cadre d'un projet de recherche-création. Il bénéficiera de l'expertise en modélisation numérique de l'équipe "Modélisation de la matière condensée et des interfaces" de l'ILM qui a l'expérience des milieux désordonnés. Pour l'élaboration d'échantillons par chimie douce, le candidat bénéficiera de la co-encadrement de l'équipe "Matériaux fonctionnels et photonique" du laboratoire de chimie de l'ENS-Lyon dont l'expertise est largement reconnue dans le domaine.

Le candidat aura une formation en optique, matériaux et simulations numériques.

 


[i] Anne Goyer, Amina Bensalah-Ledoux, Davy Carole, Cécile Le Luyer, Tiphaine Blanchard, Isabelle Merdrignac, Isabelle Guibard, Anne Pillonnet , Arts et Sciences, 2, 3 (2019) DOI : 10.21494/ISTE.OP.2019.0423

[ii] Maxime Bertrand, Alexis Devilez, Jean-Paul Hugonin, Philippe Lalanne, Kevin Vynck, Journal of the Optical Society of America A, 37, 70-83 (2020) DOI : 10.1364/JOSAA.37.000070

 
 

 

Profil

Pour mener ce projet, le-a candidat-e devra posséder une formation en optique, en matériau et en simulations numériques. Une attirance pour l’histoire de l’art ou l’art contemporain peut être appréciée.

Prise de fonction

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