Généralisation d'une approche de synthèse par voie organométallique, à température ambiante, de nanoparticules monocristallines d'oxydes métalliquess : étude de leurs propriétés optiques ou magnétiques

Generalisation of an organometallic synthetic approach, at room temperature, of monocrystalline metal-oxide nanoparticles : study of their optical and magnetic

• Auteur / Autrice : Arnaud Glaria
• Direction : Bruno Chaudret
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie organométallique et de coordination
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Borane

Phosphine

Oxydes de cobalt

Oxydes de fer

Oxyde de zinc

Mössbauer, Effet

Synthèse organique

Matériaux -- Propriétés optiques

Matériaux -- Propriétés magnétiques

Composés organométalliques

Nanoparticules

Mots clés libres

Nanoparticules

Oxydes

Synthèse organométallique

Magnétisme

Luminescence

Waxs

Squid

Mössbauer

Amine-borane

Résumé

Notre groupe a récemment développé une méthode organométallique pour la synthèse de nanoparticules de ZnO de taille et de forme contrôlées. Ce travail de thèse s'inscrit dans une démarche de généralisation de cette méthode à d'autres oxydes métalliques afin d'obtenir des particules de taille inférieure à 5nm. Le travail présenté dans ce manuscrit de thèse concerne la synthèse et l'étude de nanoparticules d'oxydes métalliques possédant soit des propriétés de luminescence (ZnO), soit des propriétés magnétiques (Gamma-Fe2O3, Co3O4, CoFe2O4, FeO ou CoO). Dans la première partie de cette thèse, nous montrons d'une part que l'ajout d'un précurseur organolithien lors de la synthèse des particules de ZnO modifie leur mécanisme de croissance, et d'autre part que la taille des particules dépend directement de la quantité d'organolithien et peut ainsi varier de 2,5 à 4,3 nm. De plus, les études de photoluminescence montrent que l'émission de ces particules varie du bleu au jaune en passant par le blanc. Dans la seconde partie, nous montrons que notre voie de synthèse peut être généralisée à des particules magnétiques comme Gamma-Fe2O3 et CoFe2O4. Nous montrons aussi la variation des interactions entre les particules en fonction de conditions de synthèse. Enfin, nous montrons que la flexibilité de notre approche organométallique nous permet d'accéder à des phases rares et peu stables comme FeO et CoO. La dernière partie de ce manuscrit présente une nouvelle méthode de synthèse de particules à partir de la réduction de précurseurs organométalliques par un complexe amine-borane. Des nanoparticules métalliques de Zn, Fe et Co sont ainsi obtenues.

Our group has recently developed an organometallic synthetic approach for the synthesis of ZnO nanoparticles with controlled size and shape. The aim of this thesis is to generalise this method to other metal oxide nanoparticles with a size smaller than 5 nm. This work deals with the synthesis and the study of metal-oxide nanoparticles exhibiting either luminescent (ZnO) or magnetic properties (Gamma-Fe2O3, Co3O4, CoFe2O4, FeO or CoO). In the first part of this thesis, we show that adding an organolithium precursor during the ZnO nanoparticles synthesis modifies their growth mechanism. Therefore, the size of the particles is directly related to the amount of the organolithium precursor and varies from 2. 5 to 4. 3 nm. In this way, colloidal solutions and nanoparticles in the solid state are obtained which display a luminescence in the visible range from yellow to blue through white. In the second part, we show the generalisation of this approach to magnetic nanoparticles such as Gamma-Fe2O3 and CoFe2O4. We show therefore the variation of the interactions between the particles depending on the experimental conditions. Finally, we show that we can also adapt this approach to the synthesis of unstable phases such as FeO and CoO. The last part of this manuscript deals with the synthesis of metallic particles (Fe, Co, Zn) using an amine-borane complex as reducing agent of our organometallic complexes.