Projet FLASH

En combinant ces trois axes, le projet FLASH vise à développer une base de données et des outils numériques ouverts à la communauté, capables de prédire les interactions laser-matière et de transformer les procédés de fabrication laser. Ce modèle prédictif optimisera les applications photoniques 3D, notamment pour le transport, le stockage et la résistance mécanique, ouvrant la voie à de nouvelles avancées technologiques.

Le premier axe se concentre sur la modélisation de la photoexcitation électronique à partir de la Théorie de la Fonctionnelle de la Densité. Cette approche permet de décrire la dynamique de la structure électronique sous impulsions ultracourtes. Une approche de type Maxwell-Bloch incluant cette structure de bande excitée permettra de calculer les moments de transitions dipolaires spécifiques à chaque matériau. La réponse ultrarapide et non linéaire des matériaux ainsi obtenue fournira alors les données de couplage optique pour les autres axes du projet. Les deux autres axes seront fortement complémentaires: le 2ème cible la croissance anisotrope de nanopores photoinduits dans un régime multi-impulsionnel (Type II, intensité intermédiaire) tandis que le 3ème abordera l’influence des microporosités transitoirement formées (Type III, haute intensité) ou préexistantes pour une compréhension multi-échelle des effets liés aux hétérogénéités.

L’axe 2 explore ainsi le dépôt d’énergie inhomogène dans les matériaux diélectriques à l’échelle nanométrique, en mettant l’accent sur les effets de nanoporosité. L’absorption laser génère des gradients thermiques qui modifient la structure et les indices optiques locaux. À partir de simulations électromagnétiques en temps/espace, les distributions d’énergie absorbée serviront de base pour évaluer les effets structuraux, les transitions de phase polymorphiques et la structuration à l’échelle nanométrique. Cette partie appréhende les motifs nanométriques organisés (biréfringence et polymorphisme), avec des applications liées au stockage d’informations à l’échelle nanométrique.

L’axe 3 se concentre sur l’interaction laser-matière à une intensité supérieure, en analysant les réponses dynamiques induites par les fortes pressions générées dans la zone focale où des micropores apparaissent. À travers des modèles couplés d’optique propagative et de dynamique des fluides, nous étudierons les phénomènes de relaxation thermomécaniques pour révéler la réponse sous contraintes extrêmes des matériaux structurés. En intégrant les effets à différentes échelles, cet axe a vocation à simuler la propagation, la diffusion et l’atténuation des ondes de choc en fonction de la taille et de la géométrie des pores. Cette approche analysera les mécanismes de déformation des structures poreuses, leurs effets sur la dynamique de relaxation du matériau et finalement évaluera la tenue mécanique de matériaux préalablement structurés.