thesis

Elaboration, optical properties, and applications of colloidal suspensions of LaPO4 nanorods

Defense date:

Jan. 1, 2013

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Institution:

Palaiseau, Ecole polytechnique

Disciplines:

Materials science and engineering

Authors:

Directors:

Abstract EN:

Synthesis and assembly of anisotropic nanoparticles is a key issue towards devices performing optical polarization or magnetic properties. This thesis presents a novel method to control the orientation of lanthanum phosphate (LaPO4) nanorods by their liquid crystalline property in a state of well-stabilized dense colloidal suspension. Alike with the organic liquid crystals, these nanorods are spontaneously organized in solution, and their orientation can be controlled by applying an electric field. Also, these nanorods can be assembled into transparent solid thin films performing a remarkably high birefringence useful for display devices etc. Finally, when doped with europium, LaPO4 nanorods exhibit luminescence of which the signal depends sharply on their orientation. An original application of this property for liquid flow sensor is presented.

Abstract FR:

Le contrôle de la synthèse et de l'assemblage de nanobâtonnets est un enjeu important pour l'étude de dispositifs présentant des propriétés physiques anisotropes, notamment dans le domaine de l'optique ou du magnétisme. L'objectif de cette thèse était d'étudier un système particulier, le phosphate de lanthane (LaPO4), dont on a montré qu'il peut être fabriqué sous forme de nanobâtonnets en solution jusqu'à des concentrations remarquablement élevées. Comme les cristaux liquides organiques, ces bâtonnets s'organisent spontanément en solution et leur orientation peut être contrôlée en appliquant un champ électrique. Par ailleurs, il est possible de déposer ces bâtonnets sur des substrats de verre et les couches minces obtenues présentent une remarquable biréfringence. Enfin, le dopage des bâtonnets avec des ions europium les rend luminescents, avec un signal qui dépend de l'orientation du bâtonnet. Une application originale est l'utilisation de ces nanobâtonnets comme capteurs du débit d'un liquide.