Caractérisation par analyse micro-Brillouin de matériaux nanostructurés et d’objets biologiques

Cette thèse présente un aperçu complet de la caractérisation, par spectroscopie Brillouin (BLS), de divers matériaux nanostructurés et objets biologiques, fondée sur l’observation des phonons acoustiques spontanés d’origine thermique. Les fondements théoriques de l’étude débutent par une introduction à l’élasticité linéaire, décrite à travers les tenseurs de contrainte et de déformation, ainsi que leur interdépendance. L’anisotropie de la propagation des ondes optiques dans les milieux diélectriques est également expliquée, notamment par l’étude des indices de réfraction et de la biréfringence.Le travail experimental repose principalement sur la mise en œuvre d’un interféromètre tandem de Fabry-Pérot, ainsi que, dans une moindre mesure, d’un spectromètre à réseau phasé à image virtuelle (VIPA). Les vitesses des phonons et les indices de refraction d’échantillons isotropes à double facette sont déterminés simultanément.En outre, l’estimation des constantes elastiques complètes, de la biréfringence et des coefficients piézoélectriques de différents matériaux anisotropes - notamment le niobate de lithium, le saphir, divers types de fibres naturelles et synthétiques, ainsi que des structures multicouches et des films minces - est présentée. Le soutien théorique des résultats expérimentaux, permettant l’identification et la localisation des ondes, est assuré par la résolution des équations de Christoffel et des équations élastodynamiques selon des directions spécifiques de propagation des ondes, représentées sous forme de courbes de vitesse et de cartes de dispersion.En plus des matériaux, des études ont été menées sur des objets biologiques, notamment des cellules fibroblastiques normales et chéloïdes. L’utilisation du micro-BLS, de la microscopie à force atomique (AFM) et de l’immunofluorescence met en évidence des divergences entre les deux types de cellules, ainsi que leurs réponses au traitement par le facteur de croissance transformant bêta (TGF-β).