Migration durant les insolations visibles

Un réseau identique à celui réalisé précédemment (insolation à 244 nm durant 5 mn avec une intensité de 100mW.cm-2) a cette fois-ci été effacé à l’aide d’une insolation homogène à 488 nm durant 15 mn avec une intensité de 75 W.cm-2. Après cette insolation, la zone est blanchie et le réseau ne diffracte plus. Les images MET réalisées sur des copeaux de cette zone ne montrent plus de distributions organisées de nanoparticules mais uniquement quelques particules aléatoirement réparties dans le film (Figure 2.23(a)). Les mesures EDX réalisées avec une sonde de 20 nm sur ces copeaux donnent un rapport Ag/Ti de 31,2 % ± 1,2 % indépendant de la position spatiale (Figure 2.23(a), (b)). Ceci implique qu’après effacement l’argent rediffuse dans le film de manière à obtenir une concentration homogène. L’augmentation du rapport Ag/Ti par rapport aux mesures de la section précédente n’est pas à prendre en compte car la concentration d’argent dans les films n’est pas obligatoirement homogène d’un copeau à l’autre, du fait des variations d’épaisseur inhérentes au mode de préparation de ces derniers.

Migration durant les cycles d’écriture/effacement 

Un réseau d’une période d’environ 144 nm a été inscrit à l’aide d’un miroir de Lloyd par insolation du film à 244 nm durant 5 mn avec une intensité de 100 mW.cm-2. Ce réseau a été ensuite effacé par insolation à 488 nm durant 15 mn avec une intensité de 75 W.cm-2 (conditions identiques à la section précédente). Sur cette zone effacée, un nouveau réseau d’une période d’environ 244 nm, tourné de 90° par rapport au premier réseau a été inscrit à l’aide d’un miroir de Lloyd par insolation du film à 244 nm durant 5 mn avec une intensité de 8 mW.cm-2 . Les images réalisées sur des copeaux de la zone insolée montrent uniquement la présence du réseau de 244 nm de période (Figure 2.24(a), (b)). Les mesures EDX réalisées sur les lignes plus claires et les lignes plus sombres (Figure 2.24, (c)) donnent respectivement un rapport Ag/Ti de 20,5 % ± 2,3 % dans les zones non insolées et de 31,4 % ± 0,4 % dans les zones insolées. Ces variations de concentration relative sont similaires à celles mesurées à l’issue de la première photo-inscription UV. L’argent migre donc sur des distances largement supérieures à la taille des pores lors des insolations.

Stabilité des motifs dans le temps

 Après avoir montré que ces films pouvaient être utilisés comme supports de données reconfigurables, il reste maintenant à étudier la stabilité des inscriptions au cours du temps en l’absence d’exposition laser. Le motif, déjà illustré à la Figure 2.11, réalisé à 244 nm et comportant une zone effacée localement point par point par insolation à 488 nm pendant 1s/point à 733 W.cm-2 (Figure 2.25(a), (c)) a été conservé au réfrigérateur et à l’abri de la lumière en l’enveloppant de papier aluminium. Deux ans plus tard (Figure 2.25(b), (d)), l’image optique en transmission sans agrandissement montre clairement le motif de 2 cm mais le contraste est devenu plus faible. La baisse du contraste est liée à un assombrissement dans les zones non insolées UV, ce qui peut être attribué à la formation spontanée de nanoparticules d’argent. Dans le tronc du palmier, le mot « ERASURE » reste néanmoins clairement identifiable sous un objectif de microscope avec pratiquement aucun changement de contraste. Les inscriptions sont donc stables au moins deux ans, contrairement aux résultats rapportés dans la littérature où la durée de vie des inscriptions n’excède pas quelques jours [5], [86], même lorsque des composés thiolés [7] sont ajoutés pour limiter le blanchiment des inscriptions. Selon les références [7], [43], l’effacement des inscriptions se produit même dans l’obscurité car les nanoparticules d’argent s’oxydent en présence de l’oxygène absorbé dans le matériau. Dans les films mésoporeux utilisés, la stabilité est susceptible d’être liée à la porosité contrôlée du film, qui limiterait l’interaction des nanoparticules d’argent avec l’oxygène ambiant. 2 Méthodes numériques pour la photo-inscription d’images complexes monochromes Différentes méthodes numériques peuvent être utilisées pour photo-inscrire des images complexes monochromes. Dans cette étude nous en présenterons deux, mais il en existe une multitude. Ces méthodes ne sont pas forcément les plus optimales mais leur utilisation permet d’obtenir des résultats satisfaisants. L’objectif de cette étude n’est pas de trouver la meilleure méthode mais de démontrer que la photo-inscription d’images 2 ans plus tard a) b) c) d) 84 monochromes complexes est possible sur ce type d’échantillon. Les traitements d’images ont été réalisés à l’aide du logiciel du laboratoire Hubert Curien (Wima). 

Ecriture point par point 

La photo-inscription d’un motif monochrome peut se faire par une écriture point par point. Ce procédé nécessite simplement un déplacement de l’échantillon, sous un faisceau incident pouvant l’insoler ou non. On dispose pour cela de trois platines de translation motorisées le long de trois axes orthogonaux. Le déplacement de ces platines est commandé par ordinateur et synchronisé avec un obturateur contrôlant l’insolation de l’échantillon par le laser. N’importe quel type d’image peut être transféré sur nos échantillons à condition qu’elle puisse être rendue binaire à l’aide de différents traitements numériques. Dans cette étude, une méthode divisée en 4 grandes parties a été utilisée : Conversion de l’image en niveaux de gris Cette première étape, parfois non nécessaire (image déjà en niveau de gris), a pour but de réduire les composantes de l’image en une seule, codée en niveau de gris. Elle permet de simplifier les traitements postérieurs en limitant l’image à 255 niveaux de gris, tout en n’ayant aucun impact sur le motif final (motif uniquement monochrome). Cette conversion a été réalisée en prenant la composante de luminance de l’espace Lab après passage de l’image RGB dans celui-ci. La Figure 2.26 donne un exemple de cette conversion. Seuillage Le seuillage segmente l’histogramme de l’image en deux classes de façon à obtenir une image binaire (0 : noir et 255 : blanc). Il peut être réalisé de manière manuelle ou à l’aide de méthodes automatiques telles que la maximisation de la variance interclasse, de l’entropie ….. Son choix dépend de l’image utilisée, dans le cas d’images avec de petits objets sur un fond homogène ou d’image avec des niveaux de gris hétérogènes, le seuillage par maximisation d’entropie est le plus adapté alors que dans le cas d’images avec une répartition plutôt homogène en niveau de gris, le seuillage par maximisation de la variance interclasse donne de meilleurs résultats. Pour l’image de la Figure 2.26, un seuillage automatique par maximisation de la variance interclasse a été utilisé (Figure 2.26) 85 Suppression des imperfections Cette étape permet de corriger, s’il y a lieu, les légères imperfections obtenues lors du seuillage (fusion d’objets, point mal affecté, petits défauts …) en utilisant les outils de la morphologie mathématique (dilatation, érosion, fermeture, ouverture …). Bien évidemment, ces corrections dépendent du seuillage et de l’image. Dans le cas de la Figure 2.26, le traitement morphologique n’est pas forcément nécessaire. Néanmoins, il est possible de réaliser un amincissement si l’on désire obtenir une image avec des détails plus fins (Figure 2.26). Retranscription des données pour la photo-inscription du motif Après ces traitements numériques, il est nécessaire de convertir les données pour que celles-ci puissent être photo-inscrites à l’aide d’un logiciel qui commande le déplacement des platines et l’ouverture/fermeture du faisceau laser. Pour l’inscription point à point, une méthode consiste à utiliser la pixellisation des images numériques pour les coordonnées platine qui peuvent être insolées ou non. Il suffit alors de transmettre la matrice de l’image et son état d’illumination pour pouvoir la photo-inscrire. La taille d’un pixel correspondra alors au diamètre de la plus petite zone pouvant être insolée. Le logiciel commandant l’ouverture et la fermeture de l’obturateur considère qu’il y a ouverture pour la valeur 255 et fermeture pour la valeur 0. Pour le motif de la Figure 2.26, il est donc nécessaire d’inverser les zones pour que celui-ci soit retranscrit correctement.