Organization of nanoparticles within surfactant bilayer deposited onto solid substrates

par Guolei Tang

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Jean-Jacques Benattar.

Soutenue en 2010

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des Sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .

  • Titre traduit

    Auto-organisation de nanoparticules dans les films de tensioactifs déposés sur une surface solide


  • Résumé

    Notre approche expérimentale via la méthode de la bulle de surfactant a reposé sur l’utilisation des propriétés d’auto-assemblages de tensio-actifs, ces derniers stabilisant les parois des films minces et permettant ainsi l’organisation des nano-objets. Le film est alors transféré sur des substrats solides et caractérisé par AFM, XPS et SEM. Deux types de nano-objets ont été étudiés : d’une part, nous avons d'abord prouvé que le film de SWNT pouvait être transféré sur des substrats de mouillabilité variable. Sur surface hydrophobe, nous avons obtenu des films présentant une forte densité de SWNT alignés. Dans l’optique d’applications type électrodes transparentes, il est necessaire de transposer ces expériences à des substrats de nature différente tel que le verre ou le kapton et les premiers résultats obtenus sont encourageants avec des dépots de SWNT denses et homogènes. D’autre part, nous avons étendu cette méthode de dépôt à deux types de nanoparticules hydrophiles : les nanofils d’oxydes mixtes type CeVO4 et les nanoparticules de silice. Dans le cas des nanofils, nous avons mis en évidence l’influence du temps de drainage au sein de la bulle sur la densité de nano-objets présents dans le film une fois déposé. Dans le cas des nanoparticules de silice, c’est, cette fois-ci, la concentration en surfactant qui va être un facteur déterminant pour la morphologie finale du film. Ces travaux ont donc permis de montrer que notre technique de confinement et de dépôt de nano-objets via des bulles de surfactants était une méthode simple, facile à mettre en place et généralisable à une grande variété de nano-objets et de substrats.


  • Résumé

    Our experimental approach via the surfactant bubble method has consisted in the use of the surfactant self-assembly properties. In the bubble, the surfactants stabilize the thin film walls and lead to the nano-objets organization. The film is then transferred on solid substrates and characterized by AFM, XPS and SEM. Two kinds of nano-objets have been studied: On the one hand, we first proved that the SWNT film could be transferred on substrates with different wettabilities. On hydrophobic substrates, we obtained films with a high density of aligned SWNTs. For applications like transparent electrodes, it’s necessary to transpose these experiments on other substrates like glass or Kapton film. Preliminary results are positive with dense and homogeneous SWNT films. On the other hand, we have extended this deposition method to hydrophilic nanoparticles like CeVO4 nanowires and silica nanoparticles. In nanowire case, we have a correlation between the drainage time inside the bubble and the density of nano-objets in the deposited film. In silica nanoparticle case, the surfactant concentration is one of the main factors which determine the final film morphology. These works have showed that our nano-objet confinement and deposition technique using the bubble deposition method is really easy to put in place and can be extended to a large variety of nano-objets and substrates.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (126 p.)
  • Annexes : Notes bibliogr.

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