Nanocraters : a bottom-up approach towards heterogeneous inorganic nanopatterns by copolymer templated chemical solution deposition

par Monika Kümmel

Thèse de doctorat en Physique et chimie des matériaux

Sous la direction de Clément Sanchez.

Soutenue en 2008

à Paris 6 .

  • Titre traduit

    Nanocratères : une approche bottom-up vers des surfaces hétérogènes avec des motifs inorganiques nanométriques basée sur le dépôt de solution chimique et l'auto-assemblage de micelles de copolymères à block


  • Résumé

    Des motifs nanométriques d’oxydes métalliques (TiO2, Al2O3, ZrO2) étaient synthétisés avec une technique bottom-up. Un mélange de précurseurs moléculaires et de micelles préformées des copolymères à block est déposé sur des substrats tels que la silice, l’or ou l’ITO par voie de trempage. Des monocouches de micelles entourées par les espèces inorganiques sont deposées à des concentrations et des vitesses de dépôt faibles. Calcination élimine les copolymères et des motifs (perforations rondes, canaux, anneaux,…) rigides d’oxyde métallique sont obtenus. La présence de monocouches de perforations d’un diamètre entre 10 et 70nm ainsi que l’accessibilité de la surface du substrat a travers ces perforations a été confirme avec plusieurs méthodes de caractérisation. Les dessins du type nanocrateres sont bifunctionels, peuvent être functionalisé sélectivement et ont une bonne stabilité mécanique, thermique et chimique ce qui fait que ces matériaux sont intéressants pour plusieurs applications.


  • Résumé

    Metal oxide nanopatterns (TiO2, Al2O3, ZrO2) were synthesised with a bottom up technique that combines the method of chemical solution deposition and the self-organisation properties of block copolymer micelles on a substrate surface through Evaporation Induced Micelle Packing (EIMP). Molecular precursors were mixed with micelles in EtOH/THF/H2O or EtOH/THF and the solutions were dip coated onto various substrates such as silicon wafers, gold or ITO. High dilution and low withdrawal speed lead to the deposition of micelle monolayers surrounded by inorganic precursors. A calcination step eliminates the block copolymer and rigid metal oxide nanopatterns with various motifs like circular perforations (nanocraters), channels or rings are obtained. The size and kind of the motifs can be controlled by adjusting several crucial parameters during solution preparation like the kind and size of the used block copolymer in combination with the used solvent composition, concentration and conditioning. High kinetics of evaporation during the dip coating further allow ordering of nanocrater perforations in hexagonal patterns. The synthesised patterns were characterised by ellipsometry, AFM, FEG-SEM, GISAXS, XPS, cyclic voltametry and contact angle measurements. The presence of monolayers of perforations with diameters of 10-70nm and accessibility of the substrate surface through the perforations was confirmed. Nanocrater patterns show inherent bifunctionality and the substrate surface and the pattern can be selectively functionalised. In addition, nanocrater patterns are mechanically, chemically and thermally stable and are therefore interesting materials for various kinds of applications.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. ([190]-X p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. I-X. 160 réf. bibliogr.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Biologie-Chimie-Physique Recherche.
  • Consultable sur place dans l'établissement demandeur
  • Cote : T Paris 6 2008 324
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.