Nano-objets périodiques imprimés sur polymères pour l'électromagnétisme – N-POEM

Le projet N-POEM a pour objectif de concevoir, réaliser et étudier des grands réseaux périodiques de nanostructures pour des applications présentant trois types de fonctions électromagnétique et optique: absorption microonde, filtrage et antiréflexion. La réalisation des structures reposera sur une technologie innovante : la nanoimpression sur substrat polymère flexible. Ce projet est basé sur la mise en commun de compétences à la fois en nanosciences, en conception de nano-objets prometteurs pour différents types d’applications et au niveau des technologies de nanofabrication. La nanoimpression sur substrat souple va permettre de réaliser directement des structures de haute résolution avec un gain en nombre d’étapes technologiques, et donc un gain en termes de coût et de rapidité de production. Par ailleurs ces procédés vont répondre à des besoins applicatifs en électromagnétisme et optique émanant de compagnies industrielles. Ce projet conduira donc à une possible utilisation de la technologie de nanoimpression à une échelle industrielle pour de nouveaux secteurs d’activité, en particulier en aéronautique, et aussi dans les technologies de l'information et des communications et des énergies alternatives dont le photovoltaïque. Les fonctions visées correspondent à des absorbants microondes, à des filtres dans le domaine de l'infrarouge, et à des anti-reflets dans la gamme spectrale 500nm – 5µm. Ces trois fonctions représentent les trois types de démonstrateurs qui seront réalisés. La maîtrise de la structuration à l'échelle de quelques dizaines de nanomètres permet d'exploiter des phénomènes de propagation singuliers n'apparaissant qu'aux petites dimensions comme les modes de bord, les ondes de surface et les couplage de proximité.
Les démonstrateurs aux fonctionnalités d'absorption microonde et de filtrage infrarouge seront réalisés directement par le dépôt du matériau adéquat sur un film flexible de polymère préalablement nanostructuré par nanoimpression. L'un des points clé pour une utilisation industrielle notamment dans le secteur aéronautique et de l'énergie est que ces objets soient réalisés sur de grandes surfaces, à une échelle au moins décimétrique, sur des substrats souples et de faible poids, et qu'à terme le procédé soit robuste et peu onéreux. La nanoimpression est bien moins coûteuse que les techniques de lithographie couramment utilisées en microélectronique et est à l'heure actuelle la seule solution envisageable pour nanostructurer la matière sur de grandes surfaces.
Les démonstrateurs de type anti-reflet seront réalisés sur silicium, mais en utilisant un moule en polymère pré-structuré par nanoimpression, sur lequel le silicium sera déposé. En effet, ces structures sont complexes à réaliser par les techniques conventionnelles de lithographie et gravure, et nous développerons un procédé de duplication innovant de ces objets utilisant la nanoimpression.
Les fonctions électromagnétiques et optiques seront étudiées dans leur domaine spectral respectif. Les performances obtenues expérimentalement seront comparées à celles issues des simulations numériques. Ces démonstrateurs permettront d'une part de valider les développements technologiques et d'autre part d'analyser la possibilité de leur transfert dans un environnement industriel.