Coherent Laser Induced Synthesis of Rare Earth Doped Nanocrystallites of 50PbO-25Bi2_2O3_3-20Ga2_2O3_3-5BaO

A principal possibility of formation the nanostructures on the surfaces of 50PbO-25Bi$_2$O$_3$-20Ga$_2$O$_3$-5BaO (doped by Eu3+, Er3+, Dy3+) is demonstrated by using multi-coherent beams. As a sources of the photoinducing coherent light we have used nanosecond Nd:YAG and Er:Yb lasers generating at 1064 nm and 1540 nm, respectively. The morphology of the photoinduced surfaces is sensitive to the type of rare earth ions. The thickness of the layer was about 20-30 nm. Possible mechanisms are explained by coherent photoinduction of the valence electrons

Study of ZnO Nanospheres Fabricated via Thermal Evaporation for Solar Cell Application

A solar cell is a device that absorbs light energy to generate electrical energy. A typical example of a solar cell is the quantum dot solar cell (QDSC), which consists of three main components: (i) fluorophore: the component that absorbs light and generates excited state electrons and holes, (ii) photoelectrode: the component that transports the excited state electron and prevents recombination of excited state electrons and holes, and (iii) electrolyte: the component that re-plenishes the vacancy left by the excited electron in the hole. Despite the increasing number of research in the QDSC field, to date, a device with significant photovoltaic efficiency has not been developed. In this study, the mechanism of electron transport in a zinc oxide (ZnO) photoelectrode was investigated. Two ZnO layers were fabricated using thermal evaporation method at different vacuum pressures (5 × 10-4 and 5 × 10-5 Torr). Two solar cells were fabricated using ZnO as photoelectrode, lead sulphide as fluorophore, and a mixture of carboxymethyl cellulose and polyvinyl alcohol as electrolyte. The cell which utilized the ZnO fabricated under 5 × 10-5 Torr showed the highest efficiency ( = 0.98%), with fill factor = 22.07%, short circuit current = 2.85 mA/m2, and open circuit voltage = 80.719 mV

Solution processable double layer organic light emitting diodes (OLEDs) based on 6-N,N-arylsubstituted-1H-pyrazolo[3,4-b]quinolines

Three 1H-pyrazolo[3,4-b]quinolines (PQs) with N,N-diarylamine moiety were synthesized. They were used as dopants in poly(9-N-vinylcarbazole) (PVK) matrice. An additional star burst oligoquinoline TRI-Q electron transporting layer was deposited on emission layer from solution. The devices with configuration ITO/PEDOT:PSS/PVK-PQ/TRI-Q/Ca/Al show bright green emission with luminance L = 355–806 cd m−2

Study of carrier transport, trapping and optical nonlinearities in promising polymers for optoelectronic applications

Les propriétés de transport dans le développement des dispositifs optoélectroniques et dans l'ingénierie des matériaux organiques sont d'une importance capitale. Les objectifs de cette thèse sont la caractérisation avancée des propriétés optiques et électriques dans les matériaux semi-conducteurs organiques mais également dans les complexes à base d'ADN dont l'architecture consiste à avoir un contrôle des propriétés moléculaires pour des applications optoélectroniques. Il a été démontré que les matériaux polymériques présentant une couche active avec une structure de type donneur/relais électronique/accepteur contenant des molécules polaires permettent d'obtenir une amélioration de l'efficacité quantique et une augmentation de la mobilité. En effet, l'impact des états de piégeage et de leur distribution énergétique et spatiale sur les propriétés de transport des charges dans les matériaux organiques ont été mis en évidence par diverses techniques expérimentales. En outre nous avons démontré que le piégeage des porteurs électroniques est effectivement impliqué dans le phénomène de transport de charge, en fonction de la longueur d'onde de la lumière d'excitation et du champ électrique appliqué. L'influence de l'architecture et de la fonctionnalisation des matériaux à base de complexes hybrides ADN-dye et ADN-silice sur les propriétés ONL et électriques des matériaux bio-organiques a été démontrée. De plus, de nouveaux matériaux hybrides ADN-surfactants cationiques avec une efficacité élevée des propriétés ONL du 3ième ordre ont été réalisés, ce qui a permis une augmentation du champ d'application des complexes ADN-surfactants dans divers solvants.In organic material engineering and device development carrier transport properties are of primary importance. The main goals of the thesis are advanced characterization by complementary optical and electrical methods of organic semiconductors and the complexes of DNA designed with purposefully controllable properties for opto-, photo- and electrical applications. It was demonstrated that the polymeric materials having an active layer with donor/transmitter/acceptor structure bearing polar molecules exhibits the improvement of the external quantum efficiency associated with the growth of the mobility. The impact of the trapping states and their energetical and spatial distribution on the charge transport properties of organic semiconductors was revealed by several different complementary methods. It was demonstrated that carrier trapping is effectively involved in the charge transport phenomena, depending on the exciting light spectral range and applied electrical field. The influence of the hybrid DNA, dyes and silica material complexes on the optical properties of bio-organic materials was proven. Later the new cationic surfactant with a high efficiency third order nonlinear optical properties was demonstrated, which extended the range of available solvents for DNA complex for optoelectronic applications.ANGERS-BU Lettres et Sciences (490072106) / SudocSudocFranceF

Organic materials for lasing and processing of optical information

International audienc

Some selected functionalized catenanes, rotaxanes and the DNA for nonlinear optical applications

La synthèse de caténanes et rotaxanes remonte aux années 60. Aujourd'hui la plupart de ces molécules enchevêtrées, synthétisées comportent jusqu'à 4 éléments et ce nombre continu de croître. Toutefois, ces molécules restent relativement petites, comparées a celles trouvées dans la nature tels que les caténanes présents dans l'ADN. Les caténanes et rotaxanes sont des molécules mécaniquement assemblées, composées de pièces mobiles, liées, ou non (ou plus d'elles), pouvant se mouvoir et/ou se déplacer par rapport aux autres. Cette architecture unique les rend très intéressants et fait d'eux des candidats potentiels pour les machines moléculaires, ainsi que pour des applications dans le domaine de l'optique non linéaire, en particulier dans la photonique, l'optoélectronique et le stockage de données optique. Dans ce travail, nous exposons les résultats de nos recherches portant sur les propriétés optiques non-linéaires de quelques caténanes et rotaxanes. Ces propriétés non-linéaires ont été abordées par différentes techniques. Les résultats montrent une importante contribution électronique dans la susceptibilité non-linéaire de troisième ordre confirmée par des calculs théoriques au niveau moléculaire. Nous exposons également les résultats des propriétés optiques non linéaires de l'ADN fonctionnalisé. Ces résultats montrent une recrudescence des non linéarités quand l'ADN modifiée est utilisé. Par ailleurs, on a observé les meilleurs résultats dans des expériences d'holographie quand l'ADN-CTMA est utilisé comme matrice pour le dopage du disperse red 1.The concept of interlocked molecules is known from sixties and up to now catenanes and rotaxanes of up to 4 components were synthesized and still the number of components in-crease. These are relatively small molecules when in nature large catenanes are present in DNA molecules. Catenanes and rotaxanes are mechanically interlocked molecules composed of moving parts, held together, where one (or more of them) can move and/or positioning with respect to the other. This unique architecture makes them very interesting as possible candidates for molecular machine-type applications in the field of nonlinear optics particularly in photonics, optoelectronics and optical data storage. In this work we report the results of our studies of nonlinear optical properties of some selected catenanes and rotaxanes. The nonlinear properties were studied by different techniques. The results show important electronic contribution to the third order nonlinear susceptibility confirmed by theoretical calculations at the molecular level. Also, we report the results of nonlinear optical properties of functionalized DNA. The results show high enhancement of nonlinearity when the modified DNA was used. At the same time the best results were observed in holography experiments when DNA-CTMA was used as a matrix for doping of disperse red 1.ANGERS-BU Lettres et Sciences (490072106) / SudocSudocFranceF

Préparation, caractérisation et propriétés optiques non linéaires de composés semi-organiques

Dans ce travail nous avons discutés les structures cristallines de 7 nouveaux composés semi-organiques par la diffraction des Rayons X. Les structures cristallines ont été résolues par les méthodes directes en utilisant le programme SIR92. Toutes les structures ont été affinées par les méthodes de moindre carrés à l'aide du programme SHELX intégré dans le logiciel Wingx. La détermination des susceptibilités électriques non linéaires du troisième ordre ( exp ) des composés organiques inorganiques a été déduite de l'expérience du mélange quatre ondes dégénéré (DFWM) à 532 nm. Nous avons également étudiés à 1064 nm de la contribution électronique de la susceptibilité électrique non linéaire du troisième ordre ( THG ) sur des couches minces, ainsi que sur un cristal. Les mesures de la susceptibilités effectives non linéaires du second ordre ( eff ) des matériaux non centrosymétrique sur la poudre polycristalline en fonction de la température par la méthode de Kurtz et Perry.In this work, we discuss crystalline structure of seven semi-organic compounds by Xrays studies. The crystalline structures were solved by direct methods using SIR92 (WINGX) and refined by a full matrix least-square method using SHELXL97. We present the experimental study of third order nonlinear optical properties of organicinorganic hybrid compound comparing with a reference material CS2 using the degenerate four wave mixing (DFWM) method at 532 nm wavelength. Also, we show the values of the electronic part of third order nonlinear optical susceptibility ( THG ) for semi-organic compounds in the form of crystal and thin films calculated from third harmonic generation (THG) measurements at 1064 nm wavelength. Second harmonic generation (SHG) technique were performed by applying the Kurtz and Perry model to powder sample of non-centro symmetric compounds at 1064 nm wavelength.ANGERS-BU Lettres et Sciences (490072106) / SudocSudocFranceF

Photo-structuration et propriétés optiques non-linéaires de composés organiques azoïques (azoazulène, azocarbazole et azobenzène)

Les matériaux organiques constituent des systèmes intéressants et prometteurs pour de nombreuses applications : photonique, optoélectronique, stockage de données, électronique, etc. Les propriétés uniques de ces systèmes organiques moléculaires ou polymériques peuvent être modulés par greffage de groupements fonctionnels permettant ainsi de viser des fonctions spécifiques. La recherche et le développement de nouveaux matériaux photosensibles et optiquement actifs constituent un enjeu majeur. Nous abordons dans cette étude les propriétés de photo-structuration et optiques non linéaires de trois familles de composés azoïques organiques : azo-azulènes, azo-carbozoles et azo-benzènes. Ces systèmes sont conçus par l'adjonction d'un groupement donneur et d'un groupement accepteur séparés par un transmetteur p-conjugé. Cette association entraîne une distribution de charge asymétrique permettant de fortes non-linéarités optiques. Les résultats expérimentaux obtenus par différentes techniques expérimentales montrent des susceptibilités quadratiques élevés par rapport aux matériaux la référence (quartz), et des susceptibilités, cubiques de l'ordre du celle de la référence (disulfure de carbone). Nous rapportons également le potentiel de ces composés pour formation de réseaux de surfaces photo-induit. Les résultats obtenus en régime picoseconde montrent la formation de structures périodiques uni ou bidimensionnelles et une photostructuration localisée.Organic materials are interesting and promising systems for a wide range of applications : photonic, optoelectronic, optical data storage, electronic, and son on. The unique properties of these organic molecular or polymer systems can be modulated by grafting functional groups so as to target specific functions. Research and development of new photosensitive materials and optically active is hence a major challenge. We treat in this study the photo-ordering and nonlinear optical properties of three families of organic azo-dye compounds ; azo-azulenes, carbazoles and azo-azo-benzenes. These systems are designed by adding a donor group and acceptor group separated by a p-conjugated chain. This association leads to asymmetric distribution of charge and allow large optical nonlinearities. The experimental results obtained by different experimental techniques show quadratic susceptibilities are higher relative to the reference material (quartz), and cubic susceptibilities is in the order of that of the reference (carbon disulfide). We report also the potential of these compounds for formation of surface photo-induced grating. The obtained results in picosecond regime showed the formation of one or two-dimensional periodic structures and a located photostructuration.ANGERS-BU Lettres et Sciences (490072106) / SudocSudocFranceF

Etude des effets optiques du deuxième et troisième ordre photo induits dans des complexes alkynyls à base de ruthénium

Ce travail de thèse est consacré aux études théoriques et expérimentales des effets optiques non linéaires du second et troisième ordre photo induits dans de nouveaux complexes alkynyls à base de ruthénium. L objectif principal de ce travail est de déterminer l influence des structures chimiques des composés organométalliques fonctionnalisées sur les propriétés optiques non linéaires du 2ème et 3ème ordre à l aide des techniques de poling optique de génération du second harmonique (PISHG), de génération du second harmonique optique induite acoustiquement (AIOSHG) et du mélange quatre ondes dégénéré (DFWM). Nous avons démontré l influence de la matrice sur la cinétique des processus optiques non linéaires du 3ème ordre dans les complexes organométalliques. Nous avons démontré que l incorporation des dérivés ruthénium-alkynyl dans des matrices polymères (PVK et PMMA) entraîne une augmentation des propriétés optique non linéaires et que leur rôle est crucial dans la compréhension des phénomènes observés. Un bon accord entre les résultats expérimentaux et les simulations est obtenu. Il s agit d une contribution à la fois importante et utile dans le domaine des matériaux fonctionnels car nous avons démontré que ces composés sont multifonctionnels et l originalité de ce travail consiste surtout en un choix judicieux des composés suivant leur potentialité d application en optoélectronique.The thesis is devoted to the theoretical and experimental studies of Photo-induced second and third order optical effects in ruthenium alkynyl push pull complexes. The main goal of this work was to determine the influence of the chemical structures of the organometallic compounds on the second and third-order nonlinear optical properties using optically and acoustically induced second harmonic generation (AISHG) and degenerate four wave mixing (DFWM) experiments. The investigation of kinetics of the third order nonlinear optical processes in organometallic complexes is also presented. The alkynyl ruthenium derivatives were embedded in polymethyl methacrylate (PMMA) and polyvinylcarbazole (PVK) polymer matrix. We showed that the influence of the polymer matrix play crucial role for the kinetics of the observed behaviour in the Ru-containing chromophore. The originality of this work consists especially on judicious choice of studied compound according to their potential applications in optoelectronics. We showed a good correlation between the chemical structures and the nonlinear optical properties. We also demonstrate their potentiality for the applications in nonlinear optics (SHG, AISHG,THG) and recently as like optical memories in picoseconds regime.ANGERS-BU Lettres et Sciences (490072106) / SudocSudocFranceF

Transition metal dichalcogenide for high-performance electrode of supercapacitor

Molybdenum dichalcogenides have been reviewed from the perspectives of bandgap, conductivity, and oxidation states of transition metal. Researchers have concluded that a narrow-bandgap transition metal dichalcogenide with high conductivity could be achieved for the high-performance electrode of a supercapacitor