Synthèse et caractérisation de verres d’oxyde d’argent : évolution sous rayonnements ionisants et structuration multi-échelle par laser femtoseconde

The silver-containing phosphate glasses allowed original developments throughout the microstructuring ofarchitectures for innovative photonic in the volume, at the surface or in the fibered material. The chemicalengineering of the material plays an important role from this point of view. An increasing silver oxide ratioleads to an important quantity of pairs in the pristine glass matrix. This dimer in favor of the aggregationprocess bringing to the production of species during the interaction between the glass and the infraredfemtosecond laser. A study conducted by EPR spectroscopy on irradiated samples (ionizing sources)demonstrated that the dose rate is predominant for the control of the involved chemical process. Mainly,electron and holes are stabilized at low dose rate whereas the formation of luminescent silver clusters occursfor high peak power typical of ultra-short lasers. The Direct Laser Writing process allows local structuring ofthe matter and resulted in original tridimensional patterns. The fine chemical distribution analysis insideannular fluorescent objects clearly showed a depletion zone of the silver concentration in the center. Ionicmigration effects from the center towards the edges of the laser beam are then highlighted. The Eu3+-dopedphotosensitive glasses emphasized a synergy between photo-induced silver clusters and trivalentlanthanides. Indeed, a luminescence exaltation associated to the europium emission is measured.Les verres de phosphates de zinc et gallium contenant de l’argent ont permis des développements originauxau travers de la structuration d’architectures photoniques multi-échelles innovantes en volume, en surfaceou sur fibre, et également à travers l’ingénierie de composition chimique du matériau. Un taux accru d’oxyded’argent permet de maximiser la quantité de paires au sein de la matrice vitreuse lors de la synthèse dumatériau. Ce dimère favorise les processus d’agrégation conduisant à la formation d’espèces lors del’interaction locale entre le verre et le laser femtoseconde infrarouge. Une étude par spectroscopie RPEmenée sur des échantillons irradiés par des sources ionisantes a permis de montrer que le débit de dose estprépondérant quant au contrôle des processus chimiques. Des centres à électron et à trou sont les espècesmajoritairement stabilisées à faible débit de dose, alors que la formation d’agrégats d’argent luminescentsintervient pour des puissances crête élevées typiques des lasers ultra-courts. Le caractère local de lastructuration par Direct Laser Writing a permis de créer des objets 3D originaux. L’analyse fine de ladistribution chimique au sein d’objets fluorescents a permis de montrer clairement une zone de déplétion enions argent au centre. Les effets de migration d’ions depuis le centre du faisceau laser vers le bord externea ainsi été mis en évidence. Le dopage des verres photosensibles par des ions europium a permis de montrerdes effets de synergie entre agrégats d’argent photo-inscrits et lanthanides trivalent. En effet, une exaltationde l’émission de luminescence de ces derniers à l’endroit des structurations laser a été mesurée

Synthesis and characterization of silver-containing glasses : evolution under ionizing irradiation and femtosecond laser multiscale structuring

Les verres de phosphates de zinc et gallium contenant de l’argent ont permis des développements originauxau travers de la structuration d’architectures photoniques multi-échelles innovantes en volume, en surfaceou sur fibre, et également à travers l’ingénierie de composition chimique du matériau. Un taux accru d’oxyded’argent permet de maximiser la quantité de paires au sein de la matrice vitreuse lors de la synthèse dumatériau. Ce dimère favorise les processus d’agrégation conduisant à la formation d’espèces lors del’interaction locale entre le verre et le laser femtoseconde infrarouge. Une étude par spectroscopie RPEmenée sur des échantillons irradiés par des sources ionisantes a permis de montrer que le débit de dose estprépondérant quant au contrôle des processus chimiques. Des centres à électron et à trou sont les espècesmajoritairement stabilisées à faible débit de dose, alors que la formation d’agrégats d’argent luminescentsintervient pour des puissances crête élevées typiques des lasers ultra-courts. Le caractère local de lastructuration par Direct Laser Writing a permis de créer des objets 3D originaux. L’analyse fine de ladistribution chimique au sein d’objets fluorescents a permis de montrer clairement une zone de déplétion enions argent au centre. Les effets de migration d’ions depuis le centre du faisceau laser vers le bord externea ainsi été mis en évidence. Le dopage des verres photosensibles par des ions europium a permis de montrerdes effets de synergie entre agrégats d’argent photo-inscrits et lanthanides trivalent. En effet, une exaltationde l’émission de luminescence de ces derniers à l’endroit des structurations laser a été mesurée.The silver-containing phosphate glasses allowed original developments throughout the microstructuring ofarchitectures for innovative photonic in the volume, at the surface or in the fibered material. The chemicalengineering of the material plays an important role from this point of view. An increasing silver oxide ratioleads to an important quantity of pairs in the pristine glass matrix. This dimer in favor of the aggregationprocess bringing to the production of species during the interaction between the glass and the infraredfemtosecond laser. A study conducted by EPR spectroscopy on irradiated samples (ionizing sources)demonstrated that the dose rate is predominant for the control of the involved chemical process. Mainly,electron and holes are stabilized at low dose rate whereas the formation of luminescent silver clusters occursfor high peak power typical of ultra-short lasers. The Direct Laser Writing process allows local structuring ofthe matter and resulted in original tridimensional patterns. The fine chemical distribution analysis insideannular fluorescent objects clearly showed a depletion zone of the silver concentration in the center. Ionicmigration effects from the center towards the edges of the laser beam are then highlighted. The Eu3+-dopedphotosensitive glasses emphasized a synergy between photo-induced silver clusters and trivalentlanthanides. Indeed, a luminescence exaltation associated to the europium emission is measured

Synthesis and characterization of silver-containing glasses : evolution under ionizing irradiation and femtosecond laser multiscale structuring

Les verres de phosphates de zinc et gallium contenant de l’argent ont permis des développements originauxau travers de la structuration d’architectures photoniques multi-échelles innovantes en volume, en surfaceou sur fibre, et également à travers l’ingénierie de composition chimique du matériau. Un taux accru d’oxyded’argent permet de maximiser la quantité de paires au sein de la matrice vitreuse lors de la synthèse dumatériau. Ce dimère favorise les processus d’agrégation conduisant à la formation d’espèces lors del’interaction locale entre le verre et le laser femtoseconde infrarouge. Une étude par spectroscopie RPEmenée sur des échantillons irradiés par des sources ionisantes a permis de montrer que le débit de dose estprépondérant quant au contrôle des processus chimiques. Des centres à électron et à trou sont les espècesmajoritairement stabilisées à faible débit de dose, alors que la formation d’agrégats d’argent luminescentsintervient pour des puissances crête élevées typiques des lasers ultra-courts. Le caractère local de lastructuration par Direct Laser Writing a permis de créer des objets 3D originaux. L’analyse fine de ladistribution chimique au sein d’objets fluorescents a permis de montrer clairement une zone de déplétion enions argent au centre. Les effets de migration d’ions depuis le centre du faisceau laser vers le bord externea ainsi été mis en évidence. Le dopage des verres photosensibles par des ions europium a permis de montrerdes effets de synergie entre agrégats d’argent photo-inscrits et lanthanides trivalent. En effet, une exaltationde l’émission de luminescence de ces derniers à l’endroit des structurations laser a été mesurée.The silver-containing phosphate glasses allowed original developments throughout the microstructuring ofarchitectures for innovative photonic in the volume, at the surface or in the fibered material. The chemicalengineering of the material plays an important role from this point of view. An increasing silver oxide ratioleads to an important quantity of pairs in the pristine glass matrix. This dimer in favor of the aggregationprocess bringing to the production of species during the interaction between the glass and the infraredfemtosecond laser. A study conducted by EPR spectroscopy on irradiated samples (ionizing sources)demonstrated that the dose rate is predominant for the control of the involved chemical process. Mainly,electron and holes are stabilized at low dose rate whereas the formation of luminescent silver clusters occursfor high peak power typical of ultra-short lasers. The Direct Laser Writing process allows local structuring ofthe matter and resulted in original tridimensional patterns. The fine chemical distribution analysis insideannular fluorescent objects clearly showed a depletion zone of the silver concentration in the center. Ionicmigration effects from the center towards the edges of the laser beam are then highlighted. The Eu3+-dopedphotosensitive glasses emphasized a synergy between photo-induced silver clusters and trivalentlanthanides. Indeed, a luminescence exaltation associated to the europium emission is measured

Silver photochemical reactivity under electronic irradiation of zinc-phosphate and sodium gallo-phosphate glasses

International audienceIn the present work, the effect of electron irradiations on silver-containing phosphate glasses using a 2.5 MeV electron beam has been explored by Electron Spin Resonance (ESR) and luminescence spectroscopy. The process involved in the interaction of electron beam with both the silver-containing and silver-free phosphate glass matrix and the formation of colored centers is discussed. This allowed an understanding of the initial phenomena of electron deposition and charge trapping that supports the photosensitivity of these glasses by identifying the point defects and the Ag species. The effect of the silver concentration and the structure of the glass depending on the integrated dose have been investigated. The insitu cathodoluminescence measurements give additional valuable information about the cascade of chemical reactions in the formation of new silver species, namely from the initial silver ions to the molecular silver clusters

Femtosecond laser structuring of silver-containing glass: Silver redistribution, selective etching, and surface topology engineering

Femtoseconddirect laser writing in silver-containing phosphate glasses allows for the three-dimensional (3D) implementation of complex photonic structures. Sample translation along or perpendicular to the direction of the beam propagation has been performed, which led to the permanent formation of fluorescent structures, either corresponding to a tubular shape or to two parallel planes at the vicinity of the interaction voxel, respectively. These optical features are related to significant modifications of the local material chemistry. Indeed, silver depletion areas with a diameter below 200 nm were evidenced at the center of the photo-produced structures while photo-produced luminescence properties are attributed to the formation of silver clusters around the multiphoton interaction voxel. The laser-triggered oxidation-reduction processes and the associated photo-induced silver redistribution are proposed to be at the origin of the observed original 3D luminescent structures. Thanks to such material structuring,surface engineering has been also demonstrated. Selective surface chemical etching of the glass has been obtained subsequently to laser writing at the location of the photo-produced structures, revealing features with nanometric depth profiles and radial dimensions strongly related to the spatial distributions of the silver clusters

Photowritable Silver-Containing Phosphate Glass Ribbon Fibers

Tailored silver-containing zinc-phosphate glasses possess excellent thermoviscous ability and optical properties. Beyond they have proven to form a favorable matrix for the direct laser writing of photoluminescent and nonlinear patterns. Here, bringing together the merits of these materials with fiber optic technology, the first photosensitive, photowritable silver-containing glass ribbon fibers are reported. These novel devices are thermally scaled-down in a homothetic fashion from a macroscopic preform to produce tens-of-meters of continuous structure. It is demonstrated that luminescence properties of the native glass are preserved after the shaping process. Furthermore it is established that the unique fiber's flat geometry allows for the convenient, accurate laser writing of complex luminescent silver clusters patterns within the glass matrix. It is believed that the drawing of silver-containing zinc-phosphate glasses could lead to a decisive breakthrough in the field of photosensitive fibers. They would offer a promising platform for the design of highly efficient sensing devices based on amplified optical processes effects, for metamaterials or as fundamental bricks for photonics

Three-dimensional high spatial localization of efficient resonant energy transfer from laser-assisted precipitated silver clusters to trivalent Europium ions

We report on the 3D precipitation, using a direct laser writing approach, of highly fluorescent silver clusters in a Eu 3+-doped silvercontaining zinc phosphate glass. Micro-spectroscopy of fluorescence emission shows the ability to continuously adjust the local trichromatic coordinates in the CIE chromaticity diagram between red and white colors, thanks to the laser-deposited dose and resulting tunable combination of emissions from Eu 3+ and silver clusters. Moreover, CW and time-resolved FAST-FLIM spectroscopies showed a significant enhancement of the fluorescence emission of Eu 3+ ions while being co-located with UV-excited laser-inscribed silver clusters. These results demonstrate the ability to perform efficient resonant non-radiative energy transfer from excited silver clusters to Eu 3+ , allowing such energy transfer to be highly localized on demand thanks to laser inscription. Such results open the route to 3D printing of the rare earth ions emission in glass

Qu'en est-il du droit de la recherche ?

L'économie se fonde de plus en plus l'immatériel, et l'innovation est au cœur de toutes les préoccupations. Chacun s'accorde pour dire que l'effort de recherche est une solution sans alternative pour la France et pour l'Europe confrontées à la concurrence et au dynamisme économique des pays émergents qui les dépossèdent de plus en plus de l'aspect manufacturier de la production. La recherche est créatrice des emplois de demain, entend-t-on dire souvent, et elle débouche sur des produits nouveaux, des médicaments plus efficaces, des services plus performants,... qui augmentent le bien-être social. Or, la valorisation de la recherche passe par le droit et ses outils (contrats, structures, collaborations,...). Le droit intervient aussi dans la définition du statut du chercheur, dans la garantie de la liberté de la recherche et dans la détermination de ses limites. Il fournit les éléments qui permettent de répartir les résultats entre employeurs et salariés. C'est aussi le droit qui propose, notamment au nom du principe de précaution, les moyens pour encadrer les pratiques des laboratoires. Car si les avancées de a recherche ouvrent souvent des perspectives merveilleuses, elles suscitent aussi beaucoup d'inquiétudes (OGM, nanotechnologies, manipulations génétiques sur l'humain,...). Cet ouvrage, qui reprend les travaux du colloque organisé par l'IFR juridique de l'Université de Toulouse 1 Capitole, aborde l'ensemble de ces question