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Voici le coup de cœur du jury du prix de l’image scientifique DIM Nano-K 2016*. Loin des images habituelles des  nanosciences, le cliché évoque plutôt le domaine du vivant ou même de la cuisine avec des airs d’un oeuf au plat légèrement trop grillé. Et puis il y a cette tache colorée énigmatique qui laisse dériver l’imaginaire… comme nous y invite l’auteur Bruno Palpant qui a baptisé l’image « Nano-cauchemar ». « En y regardant de plus près, au centre de la tache, on voit apparaître le visage d’une créature cauchemardesque ».

Le chercheur a soumis son image dans la catégorie « rêver en nano ». Mais d’où vient cette étonnante tête de mort ? « Fruit du hasard, ou mauvais présage pour les bâtonnets ? » s’interroge Bruno Palpant. Car l’image a été produite en irradiant des nanobâtonnets d’or fixés dans un film plastique (polymère) avec des impulsions laser ultrabrèves. Initialement, ces bâtonnets parent le polymère d’une couleur brune qui rappelle celle d’un café trop allongé. Sous irradiation, ils absorbent l’énergie lumineuse, la convertissent en chaleur, fondent partiellement ou totalement. En se refroidissant, ils ont changé de forme, ce qui modifie leurs propriétés optiques ainsi que celles du matériau qui les entoure. Les nanobâtonnets sont ainsi devenus sphériques au centre – plus intense – du faisceau laser ; ils ont juste perdu en longueur sur les bords du faisceau, moins intenses. Ceci induit alors un dégradé de couleurs du rose au bleu-vert dans le matériau.

Les physiciens qui collaborent avec des chimistes sur les interactions lumière/matière ne s’attendaient pas à voir apparaître ce changement de couleur. Cet îlot rose et bleu les a surpris. Inspirés par cette surprise, ils ont développé un projet art et science avec une artiste designer et poursuivent leurs travaux sur les propriétés optiques et thermiques de nanoparticules métalliques aux petites échelles de temps et d’espace.
Le film polymère fait environ 5 cm de diamètre, les bâtonnets quelques dizaines de nanomètres de longueur. Les couleurs sont vraies,  dues à un effet physique lié au confinement des électrons dans des nanostructures métalliques.
 
* organisé pour les 10 ans des réseaux C’NANO et IFRAF

Crédit photo : © Bruno Palpant / Laboratoire de Photonique Quantique et Moléculaire (LPQM) / ENS Cachan / CNRS / CentraleSupélec - Equipe Nanophotonique et nanothermique ultrarapides