Objectifs par rapport aux acquis d'apprentissage du programme

• Maîtriser des connaissances spécialisées
• -Avoir développé les connaissances et compétences acquises lors du cycle précédent à un niveau qui s'étend au-delà du niveau de bachelier en physique, et qui fournit la base pour l'élaboration et l'application d'idées originales dans un contexte professionnel.
• Communiquer des informations claires et précises
• -Avoir la capacité de communiquer avec clarté leurs connaissances, leurs conclusions, et de les étayer de manière rationnelle, à des auditoires de spécialistes et de non-spécialistes.
• Se développer sur le plan personnel et professionnel
• -Avoir développé les compétences qui leur permettront de continuer à acquérir des connaissances d'une manière autonome.
• Avoir une démarche scientifique rigoureuse et créatrice
• -Avoir la capacité de recueillir et d'interpréter des données scientifiques pertinentes et de les analyser de manière critique en distinguant les hypothèses de travail des faits avérés.
• -Avoir la capacité d'appliquer leurs connaissances, leur compréhension, leur capacité à résoudre des problèmes, dans des environnements nouveaux ou non familiers et dans des contextes multidisciplinaires liés aux sciences physiques.

Acquis d'apprentissage de l'UE

- La photonique dans la nature: coloration structurale et autres effets optiques chez les organismes vivants
- Traitement quantitatif de la perception des couleurs chez l'être humain et les animaux
- Concepts de bioinspiration pour le dévelopement de matériaux optiques novateurs

Contenu de l'UE : descriptif et cohérence pédagogique

A travers de plusieurs cas d'étude publiés dans la litérature scientifique, découvrir l'importance fondamentale et pratique de comprendre l'origine des effets optiques divers produits par des structures photoniques naturelles rencontrées dans les organismes vivants, pour leurs implication en optique et en biologie ainsi qu'en vue de développer des applications technologiques bioinspirées.

Unité d’enseignement : Propriétés optiques des structures photoniques naturelles et bioinspirées

I) Activité d’apprentissage : Propriétés optiques des structures photoniques naturelles (S-Phys-210 – 14 h + 6 h)

1. Introduction à la science des couleurs et la photonique naturelle
2. Perception des couleurs et notions de colorimétrie
3. Iridescence de films minces chez le vivant
4. Réseaux de diffraction optique chez le vivant
5. Cristaux et polycristaux photoniques chez le vivant
6. Diffusion cohérente de la lumière dans des structures quasi-ordonnées
7. Diffusion incohérente de la lumière dans des structures désordonnées
8. Les outils expérimentaux utilisés en photonique naturelle
9. Les outils numériques utilisés en photonique naturelle
10. Couleurs structurales chez les lépidoptères
11. Couleurs structurales chez les coléoptères
12. Nanostructures à deux niveaux des ailes de cigale Cicada orni
13. Couleurs structurales dans les plumes d’oiseaux
14. Structures photoniques chez les plantes
15. Changements de couleur dans des structures naturelles induits par des liquides
16. Changements de couleur induits par des vapeurs et des gaz
17. Ailes polarisant la lumière chez les insectes
18. Fluorescence et optique non-linéaire dans des structures photoniques naturelles

II) Activité d’apprentissage : Propriétés optiques des structures photoniques bioinspirées (S-Phys-211 – 10 h)

1. Conception de réflecteurs bioinspirés
2. Matériaux hygrochromes bioinspirés
3. Couches antiréflexion bioinspirées
4. Surface minimale bicontinue triplement périodique et fabrication par impression 3D
5. Fluorescence dans la nature et LED
6. Bioluminescence et extraction de lumière
7. Motifs anti-contrefaçon bioinspirés
8. Fabrication de structures photoniques bioinsirées
9. Structures photoniques bioinspirées en cellulose
10. Exaltation de l’absorption et thermorégulation
11. Photonique naturelle et l’art

Lecture suggérée : Sébastien R. Mouchet, Olivier Deparis, "Natural Photonics and Bioinspiration", Artech House, 2021
ARTECH HOUSE USA : Natural Photonics and Bioinspiration

Compétences préalables

Sans objet

Type(s) et mode(s) d'évaluations Q2 pour l'UE

• Examen oral - En présentiel

Commentaire sur les évaluations Q2 de l'UE

L’étudiant.e tire au sort une liste de 4 questions au dernier cours. A l’examen, il.elle présente, au moyen du/des support(s) de son choix, les réponses qu’il.elle aura préparées.

Méthode de calcul de la note globale pour l'évaluation Q2 de l'UE

Chacune des 4 questions compte pour 25% de la cote finale.

Type(s) et mode(s) d'évaluations Q3 pour l'UE

• Examen oral - En présentiel

Commentaire sur les évaluations Q3 de l'UE

L’étudiant.e tire au sort une liste de 4 questions au dernier cours. A l’examen, il.elle présente, au moyen du/des support(s) de son choix, les réponses qu’il.elle aura préparées.

Méthode de calcul de la note globale pour l'évaluation Q3 de l'UE

Chacune des 4 questions compte pour 25% de la cote finale.