Domaine de l’optique et imagerie IR capteurs environnementaux et médicaux, optiques IR, nanostructures biomédicales.
Comme le laisse présager leur grande transparence dans le moyen infrarouge, les verres à base de chalcogénures, els que les systèmes As-S(Se, Te), Ge-Sb-S(Se), Ga-Ge-As-S(Se), possèdent de basses énergies de phonon du fait des masses élevées des atomes les composant comparativement aux verres oxydes ainsi que des énergies de liaison plus faibles. L’interaction de la lumière avec les modes de vibrations des liaisons chimiques du matériau sont à l’origine de l’absorption multiphonons. La plage de transparence s’étend jusqu’à environ 10 μm pour les verres sulfures, environ 15 μm pour les verres séléniures et 20-25 μm pour les verres à base de tellure limitée par la bande d’absorption des transitions multiphonons. Des valeurs élevées de l’indice de réfraction linéaire et non linéaire les caractérisent. Par ailleurs, les verres de chalcogénures sont connus pour être sensibles à l’irradiation lumineuse et montrent une variété d’effets photoinduits. Ces caractéristiques leurs confèrent des propriétés attractives dans le domaine de l’optique et de l’imagerie. Ainsi, les capteurs de gaz, de polluants, d’armes chimiques, bactériologiques, et/ou d’explosifs peuvent bénéficier très largement de la spécificité des bandes de vibrations fondamentales dans le moyen IR des molécules permettant leur détection sélective et sensible. Les capteurs à ondes évanescentes qu’ils se présentent sous forme de fibres optiques ou de plateformes photoniques à base de chalcogénures ont démontré leur pertinence pour des applications de détection environnementale ou en médecine. Ils constituent des matériaux de choix pour le développement de sources de lumière pour la spectroscopie infrarouges (sources par dopage d’ions de terres rares, source à génération de supercontinuum, peigne de fréquences en particulier,), les capteurs embarqués intégrés ou plus simplement des éléments d’optique en espace libre conventionnels (lentilles, hublots, séparateur de faisceaux, filtres…) pour les technologies infrarouges en émergence. De plus dans le domaine de l’imagerie IR, les chalcogénures sont étudiés aussi comme couche isolante thermique dans les imageurs bolométriques afin d’améliorer encore leur sensibilité. Une illustration des applications récentes dans ce domaine concerne le développement récent de thermomètres IR sans contact pour le COVID.
image : © François VRIGNAUD/CNRS Photothèque