Wolfgang Bacsa

Enseignant chercheur UPS (PR1)

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  1. Nanocomposite de nanotubes de carbone/polymère : rendre les surfaces des polymères électriquement conductrices. La conductivité des polymères thermoplastiques peut être améliorée en utilisant des charges conductrices sur les surfaces. Des nanotubes de carbone sont incorporés dans un polymère thermoplastique de poly(éther éther cétone) (PEEK) par recuit de couches minces uniformes de nanotubes de carbone sur la surface du polymère. Des films minces de nanotubes de carbone d’une surface de 2 cm² ont été obtenus à partir de suspensions de nanotubes dans le méthanol. Les couches composites résultantes d’une épaisseur de 200 nm ont montré une conductivité électrique allant jusqu’à 8 S/cm. Publication: Pillet, P. Puech, S. Moyano, F. Neumayer, W. Bacsa, Polymer 226 (2021) 123807
  2. Propriétés élastiques et thermiques du graphène à température élevée : Ramollissement du graphène à température élevée. Le graphène, renommé pour ses propriétés mécaniques et thermiques exceptionnelles dans des conditions ambiantes, présente des changements notables lorsqu’il est soumis à des températures élevées. La nature hautement élastique et flexible du graphène permet de créer de grandes bulles stables sur sa surface de manière contrôlée. Lorsque le graphène est illuminé par un faisceau laser, les faisceaux incident et réfléchi forment une onde stationnaire optique. L’augmentation de la puissance du laser chauffe sélectivement la bulle de graphène aux maxima d’interférence de l’onde stationnaire. Le changement de température local peut être détecté en suivant les décalages spectraux Raman. La modélisation du flux de chaleur permet de déduire la conductivité thermique du graphène et ses propriétés élastiques à haute température. (Collaboration avec la Corée du Sud, RS Ruoff, IBS, soutien de NanoX). Publications : Huang Y., Wang X., Zhang X., Chen X., Li B., Wang B., Huang M., Zhu C., Zhang X., Bacsa W. S., Ding F., Ruoff R. S. Raman spectral band oscillations in large graphene bubbles. Phys. Rev. Lett. 120, 186104 (2018), W. Bacsa, M. Miscevic, F. Topin, J.M. Hill, Y. Huang, R.S. Ruoff. Probing elastic properties of graphene and heat conduction in graphene bubbles above 1000°C. Phys. Rev. B 107 (2023) 195433, in collaboration with CMCM, IBS/UNIST, Korea.
  3. Cellules solaires Schottky graphène/silicium : amélioration du rendement quantique dans les cellules solaires ultra-minces par l’optimisation du champ optique. Les cellules solaires Schottky graphène/silicium représentent une avancée prometteuse dans le domaine du photovoltaïque, offrant une combinaison unique des propriétés électriques exceptionnelles du graphène et du rôle établi du silicium dans la technologie solaire. Un des principaux défis de ces cellules solaires ultra-minces est l’amélioration du rendement quantique, qui mesure l’efficacité avec laquelle les photons absorbés sont convertis en courant électrique. Des études sur le rôle de l’interférence optique sur les performances de la cellule solaire ultra-mince Si/graphène ont été menées. L’objectif est de réduire l’épaisseur de la couche de Si cristallin pour rendre cette couche optiquement transparente et réduire les pertes par réflexion. Réalisation de la cellule et modélisation du champ optique. Ces optimisations améliorent non seulement l’efficacité globale des cellules solaires Schottky graphène/silicium, mais ouvrent également la voie au développement de panneaux solaires plus minces, plus flexibles et hautement efficaces, susceptibles de révolutionner l’industrie de l’énergie solaire. (projet soutenu par NanoX)
  4. Microscopie à sonde de balayage optique diffractive (DO-SPM) : résolution du problème inverse de la diffusion à proximité des surfaces. La microscopie à sonde de balayage optique diffractive (DO-SPM) est une technique avancée qui combine les principes de la microscopie à sonde de balayage avec les méthodes de diffraction optique pour obtenir des images et des caractérisations de surfaces à haute résolution à l’échelle nanométrique. Un des principaux défis relevés par le DO-SPM est le problème inverse de la diffusion à proximité des surfaces. Cela implique l’interprétation des motifs de lumière diffusée obtenus lorsqu’une sonde interagit avec une surface pour reconstruire des informations détaillées sur la topographie et les propriétés matérielles de cette surface. En s’appuyant sur des algorithmes sophistiqués et des modèles computationnels, le DO-SPM peut résoudre des caractéristiques de surface complexes qui sont autrement difficiles à détecter avec les techniques de microscopie conventionnelles. Cette approche est particulièrement précieuse pour l’étude des structures à l’échelle nanométrique en science des matériaux et en nanotechnologie, où une caractérisation précise de la surface est essentielle. La capacité à résoudre avec précision le problème inverse de la diffusion permet d’approfondir leur compréhension des phénomènes de surface et améliore les capacités du DO-SPM en tant qu’outil puissant pour l’analyse à l’échelle nanométrique. Publications : Interference Scanning Optical Probe Microscopy: Principles and Applications, W.S. Bacsa, Editor P.W. Hawkes, Advances in Imaging and Electron Physics, Ed. Acad. Press, 10, 1-19, 1999; Local optical field variation in the neighborhood of a semiconductor micro-grating, Bacsa, B. Levine, M. Caumont, B. Dwir, Journal of the Optical Society of America JOSA B, Vol 23 (2006) 893, Optical Interference near Surfaces and its Application in Subwavelength Microscopy, W. Bacsa, Editor P.W. Hawkes, Advances in Imaging and Electron Physics, Ed. Acad. Press, 163, 1-32, 2010 ; Optics Near Surfaces and at the Nanometer Scale. Bacsa, Wolfgang, Bacsa, Revathi, Myers, Tim, Springer Briefs in Physics (2020)
  5. Optique de champ lointain des émetteurs à l’échelle nanométrique : Microscopie optique à super-résolution. Notre approche consiste à généraliser notre découverte antérieure des propriétés optiques de champ lointain d’un seul émetteur à l’échelle nanométrique. Ces techniques manipulent l’émission et la détection de la lumière de manière à rendre possible la distinction de caractéristiques bien plus petites que la longueur d’onde de la lumière utilisée. Cette avancée dans l’imagerie optique a des implications profondes pour des domaines tels que la science des matériaux et la nanotechnologie, permettant d’observer et d’étudier les interactions moléculaires et les matériaux à l’échelle nanométrique avec un niveau de détail sans précédent. La microscopie optique à super-résolution représente ainsi une avancée significative dans notre capacité à explorer le monde microscopique, ouvrant de nouvelles frontières pour la recherche scientifique et l’innovation technologique. (soutien de nanoX et de l’Université de Toulouse). Publications : Spectroscopic Properties Unique to Nano-Emitters, Andrew G. Walsh, Wolfgang S. Bacsa, A. Nickolas Vamivakas and Anna K. Swan, Nano Letters Vol. 8 (2008) 4330, in collaboration with  Boston University Photonics Center.  

 

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