Étude de la structure, des propriétés de surface et de la réactivité de nanoparticules isolées par spectroscopie de photoélectrons par rayonnement synchrotron dans le domaine des rayons X-mous PDF Download
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Author: Safia Benkoula
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Book Description
Au point de convergence entre les sciences fondamentales et les sciences appliquées, les nanosystèmes connaissent depuis une dizaine d'années un développement industriel à l'échelle planétaire. Parmi ces nanosystèmes, les agrégats, petites particules constituées de quelques atomes (ou molécules) à plusieurs milliers d'unités, constituent véritablement "le chaînon manquant" entre l'atome isolé et le solide massif. L'étude des interactions dans les agrégats permettrait de comprendre comment l'atome est influencé par son environnement lorsqu'il est inclus dans un système dense au sein d'autres atomes. La nanoparticule (NP) est constituée de plusieurs milliers à millions d'atomes, ses dimensions étant exprimées en nanomètres (nm, 1 nm = 10^{-9} m).L'engouement que suscitent les agrégats et les NPs est lié à leurs propriétés physiques particulières mais également à leur grande surface spécifique (rapport surface/volume). Il en résulte une grande réactivité liée à des sites réactionnels plus nombreux. Cette caractéristique est exploitée dans de très nombreux domaines d'applications (catalyse hétérogène, dépollution, photovoltaïque, nanomédecine).Cette expansion des activités "nanotechnologiques" implique le développement de méthodes de caractérisation de ces nouveaux types de matériaux, qui sont bel et bien présents dans notre vie.Parmi les méthodes de caractérisation de la matière, la spectroscopie de photoélectrons (XPS) générés par rayonnement synchrotron a, depuis longtemps, prouvé son efficacité pour l'étude des atomes, molécules et des matériaux, et s'est imposée en tant que technique de choix en science des surfaces. L'idée de ces travaux de thèse est de combiner la sélectivité atomique de la spectroscopie appliquée à la matière diluée, avec la sensibilité de surface de la spectroscopie X-mous sur les matériaux pour étudier des nanosystèmes (agrégats et NPs) en phase gazeuse par XPS dans le domaine d'énergie allant de 100 eV à 1000 eV.Nous présentons dans cette thèse les premiers résultats obtenus par cette approche sur la ligne de lumière PLEIADES du synchrotron SOLEIL, ligne à ultra-haute résolution dédiée à l'étude de la matière diluée. Les expériences ont porté sur des matériaux très utilisés dans les secteurs industriel et biomédical, en l'occurrence les NPs de TiO2, de Silicium et les NPs de polystyrène fonctionnalisées par des dérivés glucidiques}. Nous montrons comment l'XPS de NPs isolées nous permet de répondre à des questionnements concrets, comme la réactivité de surface des NPs, les processus et les dynamiques d'oxydation, l'inclusion d'hétéroatomes ainsi que l'interface ligand/NP. Les résultats présentés ici montrent non seulement la faisabilité de la méthode, mais plus encore, prouvent qu'il est possible d'adresser des problématiques appliquées ayant trait à des phénomènes réactionnels surfaciques, sur des NPs isolées, aléatoirement orientées.
Author: Safia Benkoula
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Au point de convergence entre les sciences fondamentales et les sciences appliquées, les nanosystèmes connaissent depuis une dizaine d'années un développement industriel à l'échelle planétaire. Parmi ces nanosystèmes, les agrégats, petites particules constituées de quelques atomes (ou molécules) à plusieurs milliers d'unités, constituent véritablement "le chaînon manquant" entre l'atome isolé et le solide massif. L'étude des interactions dans les agrégats permettrait de comprendre comment l'atome est influencé par son environnement lorsqu'il est inclus dans un système dense au sein d'autres atomes. La nanoparticule (NP) est constituée de plusieurs milliers à millions d'atomes, ses dimensions étant exprimées en nanomètres (nm, 1 nm = 10^{-9} m).L'engouement que suscitent les agrégats et les NPs est lié à leurs propriétés physiques particulières mais également à leur grande surface spécifique (rapport surface/volume). Il en résulte une grande réactivité liée à des sites réactionnels plus nombreux. Cette caractéristique est exploitée dans de très nombreux domaines d'applications (catalyse hétérogène, dépollution, photovoltaïque, nanomédecine).Cette expansion des activités "nanotechnologiques" implique le développement de méthodes de caractérisation de ces nouveaux types de matériaux, qui sont bel et bien présents dans notre vie.Parmi les méthodes de caractérisation de la matière, la spectroscopie de photoélectrons (XPS) générés par rayonnement synchrotron a, depuis longtemps, prouvé son efficacité pour l'étude des atomes, molécules et des matériaux, et s'est imposée en tant que technique de choix en science des surfaces. L'idée de ces travaux de thèse est de combiner la sélectivité atomique de la spectroscopie appliquée à la matière diluée, avec la sensibilité de surface de la spectroscopie X-mous sur les matériaux pour étudier des nanosystèmes (agrégats et NPs) en phase gazeuse par XPS dans le domaine d'énergie allant de 100 eV à 1000 eV.Nous présentons dans cette thèse les premiers résultats obtenus par cette approche sur la ligne de lumière PLEIADES du synchrotron SOLEIL, ligne à ultra-haute résolution dédiée à l'étude de la matière diluée. Les expériences ont porté sur des matériaux très utilisés dans les secteurs industriel et biomédical, en l'occurrence les NPs de TiO2, de Silicium et les NPs de polystyrène fonctionnalisées par des dérivés glucidiques}. Nous montrons comment l'XPS de NPs isolées nous permet de répondre à des questionnements concrets, comme la réactivité de surface des NPs, les processus et les dynamiques d'oxydation, l'inclusion d'hétéroatomes ainsi que l'interface ligand/NP. Les résultats présentés ici montrent non seulement la faisabilité de la méthode, mais plus encore, prouvent qu'il est possible d'adresser des problématiques appliquées ayant trait à des phénomènes réactionnels surfaciques, sur des NPs isolées, aléatoirement orientées.
![Etude des surfaces, interfaces et nanostructures du [beta]-SiC(001) PDF](https://books.google.com/books/content/images/frontcover/07SJoAEACAAJ?fife=w80-h100)
Author: Mathieu Silly
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Languages : en
Pages : 251
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We study clean, silver covered, hydrogenated and oxidized [beta]-SiC(001) by scanning tunnelling microscopy (STM), STM induced light, photoelectron spectroscopy using synchrotron radiation and grazing incidence X-ray diffraction (GIXRD).We determine the atomic structure of the silicon terminated [beta]-SiC(001)-(5x2) reconstructed surface and deduce the structure of the Si atomic line.The various [beta]-SiC(001) reconstructed surfaces are probed by STM induced light and exhibit different behaviour. The Si-rich (3x2) and C-terminated c(2x2) surfaces are destroyed by the tunnelling conditions (high current and high voltage), while the c(4x2) remains stable.We obtained topographic and photon atom-resolved images simultaneously in topography and photon emission for the (3x2), c(4x2) and silicon atomic lines. The contrasts in photon emission are interpreted as surface state variations. The atomic resolution in photon emission is also obtained with [beta]-SiC(001)-(2x3)/Ag. We show that the silver covered Si atomic line presents differential negative resistance. For thick silver coverage on c(4x2), silver is organized in clusters, here the contrasts in photon emission are interpreted as localised plasmons variations.We show by photoelectron spectroscopy that pre oxidized (3x2) surface can be metallized upon atomic hydrogen exposure. Finally, the C-terminated surfaces are found to be much less reactive than Si-terminated surfaces towards oxygen.
Author: Djawhar Ferrah
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Languages : fr
Pages : 137
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L'objectif de cette thèse est d'étudier les propriétés physico-chimiques des surfaces et des interfaces des couches minces par spectroscopie de photoémission (XPS), diffraction des photoélectrons (XPD), et la photoémission résolue en temps (PTR). Les expériences sont réalisées en utilisant une source standard des rayons X AlKa à l'INL ou les rayons X mous auprès du synchrotron Soleil. La première étude sur le système Pt/ Gd203/ Si(111) a montré que le transfert de charge entre le Pt et 0 à l'interface Pt/Gd203 implique un déplacement chimique de niveau Pt4f sans modification des caractéristiques de la composante métallique des spectres XPS. L'étude XPD montre que Pt se cristallise partiellement en deux domaines : [110] Pt(111) // [110] Gd203 (111) et [101] Pt(111) / / [110] Gd203 (111). De plus, une autre phase ordonnée d'oxyde de platine Pt02 à l'interface a été observée. A travers la caractérisation de la morphologie déterminée par la technique AFM et XPD, nous avons discuté l'adhésion aux interfaces métal/oxyde. La deuxième étude traite l'évolution d'interface d'un système modèle : métal non réactive/ semi-conducteur, dépendent fortement des conditions thermodynamiques. Nous avons étudié la couche mince d'Au déposée sur le substrat Si(001) par photoémission résolue en temps (TEMPO- synchrotron Soleil). L'étude XPS, montre avant le recuit la formation de l'oxyde native Si02 sur l'heterostructure à température ambiante. La désorption de cet oxyde se produit à faible température et induit une décroissance de l'intensité des photoélectrons durant le temps de recuit. La désorption de l'oxyde Si02 et la formation de l'alliage AuSi sont responsables de la gravure et la formation des puits de forme cubique à la surface de Si due à l'activité catalytique de l'Au. La troisième étude concerne la croissance du graphène à partir de cristal de SiC(0001)- face Si par décomposition thermique. Le niveau de coeur C1s résolu en trois composantes principales sont associées au carbone de 6H-SiC, de graphène, et l'interface graphène/ 6H-SiC (0001). L'intensité de chaque composante est rapportée en fonction de l'angle polaire (azimutale) pour différents angles azimutales (polaire). Les mesures XPD fournissent des informations cristallographiques qui indiquent clairement que les feuillets de graphène sont organisés en structure graphite sur le substrat 6H-SiC (0001). Cette organisation résulte de l’effondrement de la maille de substrat. Enfin, le découplage à l'interface graphène/ 6H-SiC (0001) par l'oxygène a été étudié par XPS. La dernière étude concerne la croissance du film mince d'InP par MBE sur le substrat SrTi03 (001). L'intégration des semi-conducteurs III-V sur le Si, en utilisant la couche tampon d'oxyde SrTi03 est l'objet des intenses recherches, en raison des applications prometteuses dans le domaine de nano-optoélectronique. Les niveaux de coeur O1s, Sr3d, Ti2p, In3d, P2p ont été analysés et rapportés en fonction de l'angle azimutale à différents angles polaires. La comparaison des courbes XPD azimutales de Sr3d et In3d montre que les ilots InP sont orientées (001) avec la relation d'épitaxie; [110]InP(001 )/ / [100]! SrTi03 (001). La caractérisation morphologique par AFM montre des ilots InP facettés régulièrement dispersée à la surface.
Author: Benai͏̈ssa Abboud
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Languages : fr
Pages : 252
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L'ETUDE DE LA STRUCTURE EN DOMAINES EN FONCTION DU TEMPS ET DE LA TEMPERATURE SUR LES CRISTAUX DE T.G.S. PUR OU DOPE NOUS A PERMIS DE MONTRER QUE LA STRUCTURE EST PLUS STABLE DANS LE CAS DES CRISTAUX DOPES. SOUS L'ACTION D'UN CHAMP ELECTRIQUE E CONTINU APPLIQUE AUX CRISTAUX DE L-A.T.G.S. NOUS AVONS MONTRE LA RELATION EXISTANT ENTRE LE TEMPS D'INVERSION T ET LE CHAMP D'ACTIVATION : 1/T=1/T# E#-##/#E 1 CE TEMPS T EST PLUS GRAND DANS LE CAS D'UN MONODOMAINE POSITIF. A PARTIR DE CES RESULTATS, NOUS AVONS TROUVE QUE LE CHAMP D'ACTIVATION DIMINUE QUAND L'EPAISSEUR DU CRISTAL AUGMENTE ET IL EST PLUS ELEVE POUR DES CRISTAUX IRRADIES AUX RAYONS X. CETTE ETUDE NOUS A CONDUIT A ELABORER DES PROCEDES DE CREATION DE STRUCTURE EN DOMAINES DESIREES EN PARTICULIER DES STRUCTURES BIDOMAINES QUI SONT RESTEES STABLES PLUSIEURS JOURS ET QUI PEUVENT ETRE UTILES A D'AUTRES FINS. L'ETUDE AU M.E.B. DES CRISTAUX DE T.G.S. IRRADIES AUX RAYONS X NOUS A MONTRE QUE LA NUCLEATION S'EFFECTUE PARALLELEMENT A LA DIRECTION 001; L'ETUDE EN TEMPERATURE DE CES CRISTAUX (EN UTILISANT LES C.L.N.) NOUS A MONTRE QUE LA STRUCTURE EN DOMAINES EST AFFECTEE, PAR UN TRAITEMENT THERMIQUE MAIS QUE CES CRISTAUX RETROUVENT APRES UN CERTAIN TEMPS LEUR STRUCTURE INITIALE. NOUS AVONS EGALEMENT ETUDIE LES DOMAINES DE NANO#2 EN FONCTION DU TEMPS ET DU CHAMP ELECTRIQUE APPLIQUE. L'ETUDE EN FONCTION DU TEMPS A PERMIS DE VERIFIER QUE LES DOMAINES DE NANO#2 SONT DES BANDES ORIENTEES PARALLELEMENT A L'AXE C. LORS DE L'APPLICATION D'UN CHAMP ELECTRIQUE CONTINU IL Y A APPARITION DE PAROIS DE DOMAINES PARALLELES AUX PLANS (101) ET (101). LE TEMPS D'INVERSION T DE LA POLARISATION SPONTANEE ET LE CAMP ELECTRIQUE APPLIQUE E VERIFIENT L'EQUATION 1. CETTE ETUDE NOUS A PERMIS DE DEMONTRER QUE LE CHAMP D'ACTIVATION DE CE CRISTAL EST RELATIVEMENT GRAND COMPARATIVEMENT A CEUX TU T.G.S PUR OU DOPE ET QUE LEURS VALEURS AUGMENTENT DANS LA PARTIE I DE LA COURBE ET DECROISSENT DANS LA PARTIE II LORSQUE L'EPAISSEUR DE L'ECHANTILLON DIMINUE. EN UTILISANT LA METHODE DE KELVIN-ZISMAN, LA DIFFERENCE DES TRAVAUX DE SORTIE ENTRE LES EXTREMITES DES DOMAINES ANTIPARALLELES A ETE MESUREE. ON A MESURE POUR LES CRISTAUX DE T.G.S., UNE DIFFERENCE ALLANT JUSQU'A 5 EV, ET 1,1 EV POUR LES CRISTAUX DE G.A.S.H. CES MESURES ONT ETE EFFECTUEES SUR DES CRISTAUX FRAICHEMENT CLIVES A L'AIR DE GAZ INERTE; LE TRAVAIL DE SORTIE DE L'EXTREMITE POSITIVE DU DOMAINE EST SUPERIEUR A CELUI DE DOMAINE NEGATIF ET LEUR DIFFERENCE VA EN DIMINUANT EN FONCTION DU TEMPS
Author: Senda Yazidi
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Ce travail vise à utiliser des surfaces d'alumine nanostructurées pour guider la croissance et l'organisation de particules métalliques (Ag, Au et AgxAu1-x), et à les tester en tant que substrats SERS-actifs robustes et réutilisables. Nous avons utilisé la spectrophotométrie pour la caractérisation des propriétés optiques résultantes, l'ellipsométrie spectroscopique pour l'extraction des indices optiques et la microscopie électronique en transmission pour les caractérisations structurales. La diffusion Raman exaltée de surface (SERS) a été utilisée pour la détection de molécules de bipyridine adsorbées sur la surface des échantillons, en collaboration avec l'Institut des Matériaux Jean Rouxel de Nantes. Nous étudions d'abord des systèmes de nanoparticules monométalliques et bimétalliques afin de comprendre les modes de croissance de telles assemblées. Nous montrons que des arrangements différents de nanoparticules bimétalliques sont obtenus selon la séquence de dépôt utilisée et qu'un alliage est obtenu à l'issue de recuits ex situ sous vide. Les propriétés optiques en champ proche et lointain de nanoparticules d'alliage AgxAu1-x noyées dans une matrice d'Al2O3 sont comparées numériquement à celles des métaux purs, par la méthode de calcul des différences finies dans le domaine temporel. Les résultats indiquent que l'amplification du champ pour les nanoparticules de métal pur est plus élevée que pour les nanoparticules d'alliage. Enfin, les expériences SERS menées sur un système dichroïque de nanoparticules d'Ag plus ou moins couplées montrent que l'on peut obtenir un signal SERS intense avec des nanoparticules recouvertes.
Author: Iker Del Rosal
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Pages : 380
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L'étude présentée dans cette thèse se situe dans le cadre des études de la chimie de surface de nanoparticules (NPs) de ruthénium d'une part et de la chimie de surface de silice servant de support à des complexes organométalliques d'autre part. Ce travail est divisé en deux parties, chacune d'entre elles étant fondée sur une des questions suivantes : Où sont coordinnés les atomes d'hydrogène sur les surfaces de nanoparticules de ruthénium et quel effet ont les ligands sur ces atomes ? La synthèse de NPs dont la taille, la forme et la composition pourraient être contrôlées de façon précise présente un grand intérêt en science des matériaux. Leurs propriétés physico-chimiques à l'interface entre les petits composés moléculaires et les solides massifs sont un des meilleurs atouts des ces NPs. Les NPs possèdent une chimie de surface extrêmement riche et assez peu étudiée qui peut influencer aussi bien les propriétés chimiques que physiques. Dans notre cas, nous nous sommes particulièrement intéressés aux atomes d'hydrogène qui jouent un rôle essentiel, aussi bien sur la taille que sur la forme de ces NPs, mais dont le mode de coordination reste inconnu. Pour répondre à cette première question, les NPs ont été modélisées par deux systèmes qui encadrent le domaine de taille de celles-ci : des agrégats de petite taille et des surfaces périodiques. L'étude conjointe de ces deux systèmes nous a permis, via la comparaison théorie/expérience de plusieurs données spectroscopiques comme la RMN du proton ou du deutérium ainsi que des données infra rouges, de déterminer la coordination la plus probable de ces atomes ainsi que l'effet des ligands de surface sur eux. Comment des catalyseurs organométalliques sont ils greffés sur une surface de silice lors des réactions de catalyse supportée et quel est l'impact du greffage sur leurs réactivité ? L'importance de la catalyse aussi bien d'un point de vue économique (industriel) que pour le respect de l'environnement exige l'utilisation de catalyseurs de plus en plus performants. Une des approches possibles pour atteindre cet objectif est d'avoir une meilleure distribution et définition des sites actifs pour des réactions en catalyse hétérogène. Une des façons d'obtenir ce contrôle est la catalyse supportée. Cependant, un des prérequis pour ce type de catalyse est de connaître de façon précise les différents types d'interactions entre le catalyseur et le support. Néanmoins, dans le cas d'un catalyseur organométallique à base de lanthanide greffé sur un surface de silice, le mode de greffage est complètement inconnu. Comme pour l'étude précédente, il existe deux possibilités pour traiter ce problème : soit par une approche périodique, soit par une approche moléculaire. Dans ce cas, l'étude conjointe des deux approches n'est pas nécessaire. En effet, diverses considérations nous ont amenés à choisir une approche moléculaire afin de mener à bien cette étude. Pour cela, nous avons dû créer un modèle moléculaire qui représente le plus fidèlement possible les surfaces de silice. La réaction de greffage à été ensuite étudiée sur ce modèle donnant naissance à différents modes de greffage, répondant ainsi aux interrogations émises par les expérimentateurs. Finalement, une comparaison entre différentes réactions catalytiques ayant lieu avec un complexe metallocénique à base de lanthanide a également été menée avec le catalyseur greffé afin de comparer la réactivité de ces deux systèmes et de déterminer le rôle de la surface sur la réactivité du catalyseur.
Author: Laetitia Dalstein
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Book Description
Les propriétés optiques des nanoparticules métalliques, caractérisées par l'existence d'une résonance plasmon de surface (SPR) dans le domaine visible, sont aujourd'hui couramment utilisées afin de détecter et de caractériser des espèces chimiques, en solution ou déposées sur des substrats (dans les capteurs par exemple). Dans ce travail, j'ai optimisé la réalisation puis la caractérisation physico-chimique et optique d'interfaces composées de nanoparticules d'or d'environ 15 nm de diamètre sur des substrats de silicium et de verre fonctionnalisés par des silanes, à l'aide de méthodes d'optique linéaire et non linéaire. La spectroscopie UV-visible en réflexion et transmission, couplée aux microscopies électronique et à force atomique, et aidée par la modélisation, m'a permis de corréler les propriétés optiques des particules à leur densité locale sur la surface. La spectroscopie optique non linéaire par génération de fréquence somme (SFG) permet de sonder la chimie de surface des particules et du substrat ainsi que de tirer parti de l'amplification locale des processus optiques par excitation de la SPR. Après avoir montré qu'elle amplifie effectivement des signaux SFG moléculaires peu intenses de la couche de silanes, j'ai révélé la présence dans la couche organique de greffage de groupements méthyles résultant d'une réaction de silanisation incomplète, démontré le lien entre la stabilité temporelle chimique et plasmonique des interfaces et l'irradiation laser, caractérisé finement la qualité de fonctionnalisation des particules par des thiols et montré la relation de proportionnalité entre réponses optiques linéaire et non linéaire en surface. Finalement, j'ai étudié directement le processus d'amplification de la SFG par le couplage à la SPR en réalisant une spectroscopie à deux dimensions infrarouge et visible. J'ai montré que ce couplage est mesurable même sur de petites particules déposées, et qu'il se produit dans la zone spectrale d'existence du plasmon de surface (du vert au rouge). La comparaison avec une surface plane de platine et d'or m'a permis d'extraire de façon fine des facteurs d'amplification, qui correspondent à ce que prédit une modélisation simple de la plasmonique en jeu dans ces interfaces.
Author: Marlène Branca
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Pages : 310
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Le présent manuscrit traite de l'élaboration de nanoparticules (NPs) monométalliques de Bismuth et de Fer ainsi que de l'association de ces deux éléments en NPs bimétalliques. Le choix de ces deux métaux est motivé par deux domaines d'applications, l'Energie et le Biomédical. Dans le but d'étudier les propriétés physiques d'une assemblée de nano-objets de Bismuth, le premier chapitre de ce manuscrit porte sur l'élaboration de NPs de diamètre inférieur à 10 nm. Deux voies de synthèse sont développées, mettant en jeu la réduction d'un complexe de Bismuth à température ambiante via un réducteur fort, le radical anion du naphtalène & à haute température via un réducteur doux, l'hexadecylamine. Les mécanismes réactionnels impliqués dans la formation des NPs de Bismuth ainsi que leur chimie de surface sont étudiés par spectroscopie Infra-Rouge (IR), Résonance Magnétique Nucléaire (RMN), Diffusion des Rayons X aux grands angles (WAXS) & Absorption des Rayons X (XAS). Les propriétés physiques des NPs sont appréhendées par l'étude de leurs propriétés de transport électronique et de leurs propriétés d'atténuation des rayons X. Le deuxième Chapitre est consacré à la synthèse de NPs de Fer dans les mêmes conditions de réduction. Le comportement magnétique des NPs obtenues, de taille inférieure à 2 nm et de structure polytétraédrique, est décrit. Finalement, une étude modèle, portant sur le transfert dans l'eau de NPs de Fer de 13 nm de diamètre et sur l'étude de leurs propriétés de relaxivité y est rapportée. Le dernier chapitre ouvre vers le développement d'agents de contraste bimodaux, notamment des sondes alliant les propriétés magnétiques du Fer pour l'Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) et la forte Atténuation des Rayons X du Bismuth pour l'imagerie par Rayons X. Une méthode de synthèse de NPs cœur-coquille de Bi@Fe de 25 nm est décrite. Des études de spectroscopie RMN, WAXS, HRTEM & Spectroscopie Mössbauer permettent une approche du mécanisme complexe de cette réaction. De premiers tests qualitatifs en IRM & Atténuation des rayons X ouvrent de belles perspectives pour ce type de sondes bifonctionnelles dans le domaine médical.
Author: Lionel Chapus
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Book Description
Les nanoparticules (NPs) métalliques ont fait l'objet d'un intérêt important ses dernières années dans des domaines variées tels que la santé, l'environnement ou l'électronique. Dans cette thèse, nous nous sommes particulièrement intéressés à l'application de NPs de métaux nobles mono ou bimétalliques dans le domaine de la plasmonique. Pour cela, nous avons synthétisé par voie organométallique des nanoparticules monométalliques d'or, d'argent et de cuivre d'une taille comprise entre 5 et 11 nm et caractérisées par une distribution en taille étroite. Après dépôt sur un substrat solide, elles s'organisent ainsi spontanément à 3D formant des supercristaux individuels. Nous avons étudié les propriétés optiques de ces supercristaux, en mesurant leurs spectres d'absorbances en fonction de leur épaisseur et de la nature des nanoparticules. Nous avons ensuite montré que ces supercristaux pouvaient être utilisés comme substrats SERS. La taille moyenne des nanoparticules étant beaucoup plus petites que celles reportées dans la littérature, ces substrats présentent un plus grand nombre de points chauds. On observe de plus un signal uniforme et reproductible d'un supercristal à l'autre. Les spectres Raman des ligands (alcanethiols ou alkylamines) ont été enregistrés et des facteurs d'exaltations entre 103 et 104 ont été calculés. Après vérification par electroreflectance de la stabilité des NPs sur une large gamme de potentiels, nous avons couplé le SERS à l'électrochimie en utilisant comme électrode une monocouche ordonnée de NPs d'or. Les taux de couvertures pour deux molécules différentes adsorbées sur les NPs ont été ainsi calculés. De plus nous avons pu suivre et confirmer la formation des espèces au cours des réactions d'oxydoréduction des molécules adsorbées en surface par SERS. Finalement nous avons synthétisé des NPs cœur-coquille Au@Ag, Ag@Au et d'alliage Cu-Au en utilisant comme germes les nanoparticules d'or, d'argent et de cuivre. Les structures et compositions chimiques de ces particules ont été étudiées. Leurs spectres optiques ont été mesurés par spectroscopie UV-Visible et simulés par calcul DDA (Discrete Dipole Approximation). Ils confirment la formation soient de structures cœur-coquille soient d'alliage. Par spectroscopie Raman basse fréquence, pour les NPs Au@Ag, nous montrons un couplage entre le cœur et la coquille en accord avec un modèle core shell développé dans la littérature. Pour les nanoparticules Cu-Au, le signal Raman basse fréquence est en accord avec la formation d'un alliage.
Author: Marie-Claire Fromen
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Pages : 216
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Book Description
La combinaison des effets de taille et d'alliage dans les particules bi-métalliques permet d'exalter leurs propriétés ou d'en susciter de nouvelles. La mise en évidence de tels effets dans des particules nanométriques d'alliage cobalt-rhodium a motivé cette étude. Ce travail est ainsi consacré à l'analyse de leur structure fine et de son évolution avec la composition et les conditions de la synthèse, susceptibles d'expliquer leur comportement magnétique. L'étude expérimentale s'appuie sur une large combinaison de techniques, principalement la microscopie électronique à haute résolution et la diffusion des rayons X aux grands angles. Nous avons notamment montré la brusque augmentation de la distance interatomique avec l'introduction d'une faible quantité de rhodium. Ce résultat, ainsi que ceux obtenus par des techniques sélectives en éléments comme l'EXAFS, sont en accord avec une ségrégation du cobalt en surface. L'étude théorique est basée sur un modèle de potentiel semi-empirique à N-corps. Les calculs en Monte-Carlo Metropolis confirment la ségrégation du cobalt en surface ainsi que les principaux résultats structuraux. Enfin la dernière partie de ce travail est consacrée à l'étude structurale de particules d'alliages de cobalt, de morphologies et assemblages contrôlés, destinées à des applications en microélectronique.
