04 avril 20±6
Page modifiée le vendredi 13 avril 2012
AVR
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2016
Nanogravure photo-induite par une transition magnétique

Un travail effectué à Tokyo dans le groupe du Prof Yatsui, dans une collaboration avec Daniel Bloch de l’équipe SAI du LPL et des chimistes de l'IS2M (CNRS-Mulhouse), initiée à l'occasion de deux séminaires franco-japonais en nanophotonique (Villetaneuse 2010, et Toba 2011), montre qu'un procédé de photogravure peut utiliser la composante magnétique du champ lumineux. Au voisinage d'une préforme nanostructurée en ZrO2, une irradiation à faible puissance par un laser continu He-Cd (Lambda = 325 nm) photo-dissocie localement l'oxygène moléculaire environnant, grâce à une transition magnétique (M1) généralement considérée comme négligeable, mais amplifiée par la structure locale du champ nanostructuré. Ce travail, qui vient de paraitre dans "Light: Science and Applications" ouvre la voie à des réactions nouvelles et plus variées dans les process de nanofabrication.



Effet du champ magnétique sur les électrons durant une gravure

Une équipe nippo-française a réussi à observer des réactions photochimiques induites par un champ magnétique oscillant à fréquence optique.



L'étude des champs électriques dans les matériaux à l'échelle nanométrique a permis d’ajuster la perméabilité magnétique des matériaux à l’aide de structures périodiques nanométriques. Cependant, bien que les effets associés au champ électrique pour les réactions chimiques de ces matériaux soient bien connues, les interactions avec les composantes magnétiques du champ restent mal comprises. De plus, l'efficacité de couplage entre champ magnétique externe et électrons est faible, par comparaison avec les effets du champ électrique dans le domaine visible, de telle sorte que l'effet du champ magnétique est en général tenu pour négligeable dans les réactions photo-induites.



Pour évaluer l'effet du champ magnétique sur des réactions photochimiques à l'échelle nanométrique, Takashi Yatsui, de l'Université de Tokyo et des collaborateurs au Japon et en France ont développé un processus de fabrication à l'échelle nano, par gravure en champ proche, dans lequel une réaction photochimique est induite par le seul champ proche optique. Dans le numéro de Mars 2016 de “Light: Science & Applications” (Nature Publishing Group), ils examinent la gravure en champ proche d'une structure composée de nanobandes de ZrO2, et identifient un comportement dépendant de la polarisation d'irradiation dans ce processus de gravure. Ce phénomène a été analysé à l’aide d’une simulation numérique, qui montre que les propriétés de gravure sont déterminées par la structure du champ magnétique, plutôt que par celle du champ électrique. Le résultat de ces travaux ouvre de nouvelles voies pour la préparation de matériaux à l'échelle nanométrique par gravure induite par un champ magnétique optique.



L'inclusion du champ magnétique fournit un degré de liberté supplémentaire dans la fabrication de nanostructures pour des systèmes électriques ou optiques avancés.



Gravure d'une nanobande de ZrO2 par un champ magnétique localisé oscillant à la fréquence de la lumière. La dépendance en polarisation se traduit par des profils de gravure différents. A gauche : Polarisation perpendiculaire à la nanobande ; à droite : Polarisation parallèle à la nanobande. © Takashi Yatsui



Fig.1 Gravure d'une nanobande de ZrO2 par un champ magnétique localisé oscillant à la fréquence de la lumière. La dépendance en polarisation se traduit par des profils de gravure différents. A gauche : Polarisation perpendiculaire à la nanobande ; à droite : Polarisation parallèle à la nanobande. © Takashi Yatsui



Ce travail a été partiellement soutenu par une Grant-in-Aid MEXT pour la Recherche Scientifique (B) (N°  26286022,25288012), une Grant-in-Aid MEXT pour le programme de Recherche Exploratoire(No.26630122), une Grant-in-Aid MEXT pour la Recherche Scientifique dans les domaines Innonvants (N° 15H00866), un MEXT Plateforme de Nanotechnologie (N° 12024046), le programme JSPS “Core-to-Core” (A. réseaux de recherche avancés), la Fondation du Mémorial Yazaki, la Fondation pour la recherche en Opto-Science et Technologie, et le RIKEN AICS par le projet (ID: hp150218) du HPCI System Research.



Article

T. Yatsui, T. Tsuboi, M. Yamaguchi, K. Nobusada, S. Tojo, F. Stehlin, O. Soppera, D. Bloch,

Optically controlled magnetic-field etching on the nano-scale,

Light: Science & Applications, 5, e16054 (7 pages), doi:10.1038/lsa.2016.54



Liens

School of Engineering : http://www.t.u-tokyo.ac.jp/soee/

Department of Electrical Engineering and Information Systems : http://www.eeis.t.u-tokyo.ac.jp/en/index.html

Yatsui Research Group : http://www.lux.t.u-tokyo.ac.jp/

Nobusada Group, Institute for Molecular Science : http://raphael.ims.ac.jp/

Tojo Laboratory, Chuo University : http://www.phys.chuo-u.ac.jp/j/tojo/?enHome

Institut de Sciences des Materiaux de Mulhouse (IS2M) : http://www.is2m.uha.fr/

Laboratoire de Physique des Lasers, Université Paris 13 : https://www-lpl.univ-paris13.fr/




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