Study of Non Linear Optical properties of comb-like liquid crystal polymers.
Étude des propriétés de polymères cristaux liquides en peigne en optique non linéaire.
Résumé
Many studies have been carried out to realize organic materials for Non Linear Optics (NLO). In such materials, polarizable aromatic pendant side groups are grafted on the macromolecular chain, and the resulting polymer is poled under a strong DC electric field.The originality of my doctoral research project was to use polymers of the same type, but possessing a liquid crystalline character and to show that the axial ordering of the mesophases could be used to enhance field-induced polar ordering. Four polymers bearing the same NLO mesogenic group (the oxi-4-4'-cyanobiphényl OCB) have been studied, namely two copolyethers A and B, a polyacrylate C, and a polymethacrylate D. A and C are liquid crystalline, whereas B and D are isotropic at rest. The microscopic and macroscopic parameters of the system have been carefully measured, in order to compare the experimental results to the theoretical models. I showed that polymers B and D can be pulled through the N/isotropic transition by the electric field. The liquid crystalline polymers A and C are much more efficient than the conventional materials (19pm/V at 1.06um for polymer C after relaxation), and their behavior is in good agreement with the statistical models. In the liquid crystalline polymers A and C the coefficient is enhanced by a factor of about three.
Le travail présenté dans ce mémoire de thèse a trait a la réponse en optique non-linéaire (onl) de films minces organiques. Dans ce domaine, la plupart des études ont concerne des polymères renfermant des molécules organiques efficaces en onl, orientées sous un champ électrique continu. L'originalité de l'étude effectuée au cours de ma thèse a consiste a utiliser des polymères du même type, mais possédant un caractère cristal liquide. Mon travail a porte sur deux couples de polymères: (a, b) et (c, d), constitues chacun d'un polymère cristal liquide et d'un polymère isotrope de structure chimique comparable. Les polymères a et b sont des copolyethers caracterises par un pourcentage différent de chaines pendantes actives (motif oxy-4-4'-cyanobiphenyl ocb) ; les polymères c et d sont un polyacrylate et un polymethacrylate porteurs du même chromophore. Les paramètres microscopiques et macroscopiques des systèmes ont été détermines de manière rigoureuse, afin de comparer les résultats expérimentaux a ceux prédits par les modèles théoriques. Une transition de phase isotrope/nématique a été mise en évidence pour les polymères b et d en cours de polarisation. Les polymères cristaux liquides a et c se sont révélés particulièrement efficaces par rapport aux matériaux conventionnels (19pm/v a 1,06m après relaxation pour le polymère c). Les résultats obtenus sont en bon accord avec les prédictions théoriques. L'augmentation du coefficient non-linéaire par le caractère cristal liquide a pu être estimée a un facteur de trois au minimum, lorsqu'il n'y a pas formation de dimeres