Ajustement des propriétés chiroptiques de Goldhelices via l’optimisation de leur nanostructure et leur organisation hiérarchique

Tuning the chiroptical properties of Goldhelices through their nanostructure optimization and hierarchical organization

• Auteur / Autrice : Jie Gao
• Direction : Reiko Oda, Émilie Pouget
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie Physique
• Date : Soutenance le 19/09/2019
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Chimie et Biologie des Membranes et des Nanoobjets (Bordeaux ; 2007-....)
• Jury : Président / Présidente : Mona Tréguer-Delapierre
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Reiko Oda, Émilie Pouget, Mona Tréguer-Delapierre, Narcis Avarvari, Franck Artzner, Matthias Pauly, Yann Battie, Glenna Drisko
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Narcis Avarvari, Franck Artzner

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nanoparticules de silice

Autoassemblage

Chiralité

Mots clés libres

Auto-Assemblage

Chiralité

Hélices de silice

Nanoparticules d’or

Alignement

Self-Assembly

Chirality

Silica helices

Gold nanoparticles

Alignment

Résumé

Les matériaux chiraux peuvent avoir une forte influence sur la propagation de la lumière et ont attiré l'attention de la communauté des nanosciences. Les nanoparticules d'or, matériaux plasmoniques stables ayant une activité dans le visible (400 à 800 nm), sont des objets attrayants en tant que blocs de construction pour la formation de matériaux optiques. Précédemment, nous avons conçu et obtenu des Goldhelices en greffant des nanoparticules d’or sur des nano structures hélicoïdales de silice. Le travail présenté dans cette thèse vise à développer et à organiser les Goldhelices de manière à améliorer, modifier, réduire, voire même éliminer les propriétés chiroptiques. Les détails des nanostructures ainsi que la cinétique de formation de l'auto-assemblage organique utilisé comme support pour la formation de Goldhelices sont étudiés. Des Goldhelices sont ensuit organisées hiérarchiquement à l’aide de trois techniques : la microfluidique, le « dip coating » et le « Grazing Incidence Spraying ». Enfin, l’effet de ces organisations sur les propriétés optiques sont caractérisées par spectroscopies chirales et ellipsométrie. Nous démontrons qu'un tel système peut être utilisé pour la création de polariseur linéaire ou circulaire où une telle polarisation est uniquement dépendant par l'organisation des Goldhelices.

Chiral materials can have strong influence on the propagation of light and have attracted attention in the nano-science community. Gold nanoparticles (GNPs), stable plasmonic materials in the visible range (400-800 nm), are attractive objects as building blocks for optical materials. We have designed and obtained Goldhelices by grafting GNPs on silica nano-helical structures. The work presented in this thesis aims at developing tunable Goldhelices and organizing them in order to enhance, modify, reduce or even eliminate the chiroptical properties. The details of the nanostructures as well as the kinetics of formation of organic self-assembly which is used as templates for the formation of Goldhelices are fully studied. The hierarchical organization of the Goldhelices is investigated by the use of three techniques, the microfluidics, the dip-coating and the grazing incident spraying. Finally, the effect of the organization on their optical properties are characterized by chiral spectroscopies and Mueller matrix polarization ellipsometry. We demonstrate that such a system can be used for the creation of linear or circular polarizer where such polarization is solely tunable by the organization of the Goldhelices.