Auto-organisation de nanoparticules d'or dans un cristal liquide cholestérique : élaboration, structure et propriétés optiques

par Rajaa Bitar

Thèse de doctorat en Physique de la matière

Sous la direction de Michel Mitov.

Soutenue en 2012

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    Durant ma thèse, j'ai travaillé sur l'auto-organisation des nanoparticules (nps) d'or dans un cristal liquide cholestérique (CLC). Ce travail est constitué de deux parties. La première partie est consacrée à l'étude de la matrice cholestérique avant l'introduction des nps. Pour cela, nous avons réalisé des études approfondies partant de l'élaboration des films semi-libres jusqu'à la caractérisation par des méthodes d'imagerie complémentaires, ainsi qu'une étude de la réponse optique. Durant cette étude, nous avons découvert un nouveau scénario pour changer la couleur d'un cholestérique sans modifier les paramètres extrinsèques et intrinsèques du matériau. Ce changement de couleur est contrôlé uniquement par le temps de recuit qui induit un changement dans la distribution de l'axe hélicoïdal à l'interface avec l'air et qui se propage dans le volume au fur et à mesure que ce temps de recuit croît. Cette étude détaillée nous a permis de proposer une représentation 3D de notre système. La deuxième partie de ma thèse traite de l'introduction de nps d'or dans la matrice cholestérique de la première partie. Nous avons défini un protocole simple pour mélanger les deux corps, et fabriquer les films de CLC-nps. Grâce à nos composés dont on peut figer la structure en-dessous de 50°C, nous avons pu prouver l'auto-organisation des nps par des clichés de microscopie électronique à balayage (MEB) et de microscopie électronique en transmission (MET). En plus, nous avons présenté une étude structurale multi-échelles, de l'échelle nanométrique jusqu'à l'échelle macroscopique, par des imageries complémentaires. Ces données n'existaient pas dans la littérature même pour des systèmes voisins, d'autant plus que la plupart des organisations étudiées étaient à courte échelle et concernaient des microparticules. Enfin, nous avons défini le couple concentration des nps-épaisseur du film CLC-nps comme les paramètres qui contrôlent l'auto-organisation des nps et décident des nanostructures d'or obtenues (empreintes digitales, doubles spirales, et cibles).

  • Titre traduit

    Self-organization of gold nanoparticles in a cholesteric liquid crystal


  • Résumé

    During my thesis, I worked on self-organization of gold nanoparticles (nps) in a cholesteric liquid crystal (CLC). This work consists of two parts. The first part is devoted to the study of the cholesteric matrix before the introduction of nps. For this, we realized many studies starting from preparing the open film to the characterization of complementary imaging methods, and a study of the optical response. During this study, we discovered a new scenario to change the color of a cholesteric without modifying the extrinsic and intrinsic parameters of the material. This color change is controlled only by the annealing time which induces a change in the distribution of the helical axis at the interface with air and which propagates in the volume when the annealing time increases. This detailed study has allowed us to propose a 3D representation of our system. The second part of my thesis deals with the introduction of gold nps in the cholesteric matrix using in the first part. We defined a simple protocol to mix the two bodies, and make a film of CLC-nps. The fact that our compounds can fix the structure below 50 °C, helped us to show self-organization of nps by electron micrograph (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). In addition, we presented a multi-scale structural study going from the nanoscale to the macroscale, by additional imaging. These data do not exist in the literature even for neighboring systems, especially since most organizations studied were short scale and using microparticles. Finally, we defined the couple concentration of nps-film thickness CLC-nps as the parameters that control the self-organization of nps and decide of gold nanostructures obtained (fingerprints, double spirals, and targets).

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Informations

  • Détails : 1 vol. (155 p.)
  • Annexes : Bibliogr. en fin de chapitres

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • PEB soumis à condition
  • Cote : 2012 TOU3 0007
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