Synthèse de nano-agrégats et de matériaux nanohybrides à base d'oxyde de zinc par ablation laser femtoseconde en phase liquide : étude de l'élaboration et des propriétés optiques
Institution:
Aix-Marseille 2Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
Throughout this thesis, we have developed a method to synthesize ZnO nanoclusters and dye-grafted ZnO nanohybrids using femtosecond laser ablation in liquid environment. The average particle size, the size distribution and the optical properties of ejected species are controlled by the properties of the surrounding liquid, the laser parameters and concentration of the additives. Photoluminescence measurements revealed synthesized ZnO nanoparticles with very high optical quality. For nanoclusters ablated with mild laser fluence, we observed clear modifications in optical properties due to quantum confinement effects, resulting from size-reduced nanoparticles. ZnO nanohybrids were synthesized via two different techniques. ZnO nanoparticles are crystallized as spheres, whereas nanohybrids showed well-developed faceted surfaces indicating the change in growth condition owing to the presence of grafted chromophores on the nanoparticle surface. When exciting the ZnO core of the nanohybrids we observed efficient excitation exchange from the nanoparticles toward the attached dye molecules. The same effect was observed by two-photon excitation in the near IR region proving that the nanoparticles contribute to the grafted dye emission. Rapid exctitation exchange process was confirmed from the ZnO core material toward the grafted chromophores by time-correlated single photon fluorescence spectroscopy.
Abstract FR:
Durant cette thèse, nous avons développé une méthode de synthèse originale de nano-agrégats d'oxyde de zinc et de nanohybrides greffés avec des chromophores organiques par ablation laser femtoseconde en phase liquide. La taille et les propriétés optique des nanoparticules ablatées ont été contrôlées par l'influence du liquide environnemental, les paramètres du laser femtoseconde et par la concentration des additifs utilisés. Les spectres de photoluminescence ont révélé que les nano-agrégats sont de très haute qualité optique. Les nanoparticules ablatées avec une fluence faible ont dévoilé l'effet de confinement quantique. Les nanohybrides de ZnO ont été synthétisés via deux méthodes différentes avec des chromophores organiques adéquats. Alors que les nanoparticules de ZnO obtenues sont le forme sphérique, les nanohybrides greffés se présentent sous forme de nano-cristaux hautement facettés ce qui suggère un changement des conditions de cristallisation lors de la croissance de ZnO. Nous avons démontré un transfert d'excitation efficace des nanoparticules de ZnO vers les molécules de colorants greffés grâce à la mesure de la photoluminescence de chacun des composants du nanohybride. Le même effet a été identifié par excitation biphotonique, en observant que les nanoparticules contribuent à la fluorescence des colorants attachés. L'excitation bi-photonique a aussi montré la génération d'harmoniques efficaces qui nous ont permis d'estimer le nombre limite des fluorophores attachés. L'effet du transfert d'excitation des nanoparticules vers les colorants attachés à été confirmé par une mesure de fluorescence résolue en temps.