Decoration of linear networks of smectic defects with gold nanoparticles
Décoration de réseaux linéaires de défauts smectiques par des nanoparticules d'or
Résumé
We create thin smectic films of topological defects, linearly oriented along a unique direction, on top of rubbed polymer substrate, thanks to our knowledge develop on crystalline substrate. First we can study the influence of the substrate on defects structure, and perform X-Rays diffraction in combining transmission and reflexion setup. Second by mixing the liquid crystal with gold nanoparticles (NPs), we provide anisotropy to the NPs self-assembly and to their optical properties, tunable under light polarization. At low NPs concentration, we create chains of individual nanoparticles trapped within smectic dislocations, parallel to each other and aligned along the defects. Inside a chain, depending on concentration NPs can be isolated or electromagnetically coupled. At high enough concentration , this leads to anisotropic properties of the collective localized surface plasmon resonance as large as 40 nm. Then the linear assembly turn into two dimensional organization of the GNPs, with dense packing along the defects and an anisotropy of the optical properties remains.Concerning pure liquid crystal matrix, we are strengthening the hypothesis of a structure made of a rotating grain boundary but with an eccentric curvature center.We identify two areas being able to trap the NPs: a preferential site should be one dislocation close to the substrate, without disorder induced by the presence of the NPs; a second site should be an assembly of dislocation localized on top of the rotating grain boundary close to the air interface, which reconstructs depending on the NPs concentration. This directed assembly of NPs opens the route for various hybrid system with NPs of larger size and anisotropic shape, in order to enhanced the anisotropic effect of their assemblies.
Nous créons des films minces smectiques de défauts topologiques linéaires sur substrats de polymère grâce au savoir faire acquis sur substrats cristallins. Le transfert de ce système sur polymère permet d'étudier l'influence du substrat sur la structure du film, et de mener un nouveau type d'étude par diffraction des rayons X en adoptant deux configurations couplées en réflexion et en transmission. D'autre part, en mélangeant des nanoparticules (NPs) à ces films, on transmet leur anisotropie aux auto-assemblages NPs d'or pour obtenir des propriétés optiques définies et activables par variation de la polarisation de la lumière. Dans le cas de films hybrides faiblement concentrés, nous créons des chaînes de NPs individuelles piégées par les dislocations smectiques, sur plusieurs dizaines de microns. En fonction de la concentration, les NPs peuvent être isolées ou en condition de couplage électromagnétique, permettant d'obtenir une anisotropie de la résonance de plasmon jusqu'à 40 nm. A plus grande concentration, le réseau linéaire de NPs se transforme en réseau bidimensionnel, toujours anisotrope, dont une direction dense est imposée le long des défauts. Pour le film smectique pur, un modèle avec un joint de grain tournant est retrouvé et interprété comme minimisant la présence de dislocations. Nous identifions deux sites de dislocations capables de piéger les nanoparticules : le premier site, préférentiel, piège les NPs dans un environnement ordonné situé près du substrat ; le second est en haut du joint de grain tournant plus proche de l'interface avec l'air, il mobilise une assemblée de dislocations reconstruites en fonction de la concentration en NPs. Finalement, cette auto-organisation dirigée de nanoparticules, ouvre la voie pour l' étude de systèmes hybrides de particules plus grandes ou de formes anisotropes pour exalter les effets d'anisotropie de l'auto-assemblage.
Domaines
Matière Molle [cond-mat.soft]
Loading...