Nanocristaux luminescents de phosphure d'indium : synthèse et chimie de surface

par Arnaud Cros-Gagneux

Thèse de doctorat en Chimie macromoléculaire et supramoléculaire

Sous la direction de Céline Nayral et de Jean-Charles Faye.

Soutenue en 2011

à Toulouse 3 .

mots clés

• Nanocristaux
• Phosphure d'indium
• Luminescence
• Synthèse
• Stabilisation
• Chimie de surface
• Rmn 31p
• Nanocristaux
• Phosphure d'indium

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Titre traduit

Luminescent indium phosphide quantum dots : synthesis and surface chemistry

Pas de résumé disponible.

Résumé

Parmi les semiconducteurs de type II-VI et III-V, le phosphure d'indium (InP) ne présente pas la toxicité des quantum dots (QDs) de CdSe. Les QDs d'InP peuvent émettre dans la gamme de transmissivité maximale des tissus organiques (700-900 nm) et sont des outils de choix, par exemple, pour la bio-detection in vivo. L'absence de protocoles robustes permettant de les faire croître au-delà d'un diamètre de 4-5 nm est un inconvénient majeur. Nous présentons ici une étude détaillée des mécanismes régissant la formation de QDs d'InP en milieu non-coordinant, ainsi qu'une nouvelle méthode de synthèse à température modérée. Le premier chapitre décrit la synthèse de QDs d'InP réalisée dans l'octadécène, à 300°C, à partir de carboxylate d'indium et de tris-(triméthyl)silylphosphine, en présence d'acide palmitique (AP). La taille des QDs obtenus est limitée à 3,1 nm. La combinaison de techniques spectroscopiques (IR et RMN 31P, 13C et 1H) montre que l'inhibition de croissance est due à l'apparition de conditions oxydantes, concomitante avec le couplage de deux AP, résultant en la formation de la hentriacontan-16-one. Cette molécule ainsi que l'octadécène sont décelées dans la sphère de coordination interagissant par des liaisons de Van der Waals. Le palmitate est fortement coordiné en surface. Le deuxième chapitre présente une méthode de synthèse permettant un travail à température modérée (150°C). Elle se déroule dans le mésitylène, et repose sur l'utilisation d'un nouveau précurseur, le tris(N,N'-diisopropyl)acétamidinate d'indium, et d'un mélange d'AP et d'hexadécylamine. Les QDs ainsi synthétisés possèdent un diamètre jusqu'à 3,3 nm. La croissance, par recuit ou ajouts de matière, permet un accroissement jusqu'à 3,9 nm et un décalage de l'émission jusqu'à 680 nm. La sphère de coordination de ces QDs est composée de l'acide et de l'amine organisés en paire d'ions interagissant via des liaisons faibles (hydrogène et de Van der Waals). L'enrobage de ces QDs par une coquille de ZnS permet une forte augmentation de leur intensité d'émission.