Synthèse de nanomatériaux fonctionnels par ablation laser femtoseconde dans des liquides

Synthesis of functional nanomaterials by femtosecond laser ablation in liquids

• Auteur / Autrice : Anton Popov
• Direction : Andrei Kabashin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matière condensée et Nanosciences
• Date : Soutenance le 21/01/2019
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire lasers, plasmas et procédés photoniques (LP3) (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Marc Sentis
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Benoît Larrat, Marie-Anne Estève
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Nadezda Bulgakova, Stéphane Guizard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Génie biomédical

Dépôt par laser pulsé

Électronique en médecine

Nanoparticules

Mots clés libres

.

Laser ablation

Nanoparticles

Nanomaterials

Biomedicine

Gold

Si

TiN

Résumé

Cette thèse visait à développer des techniques d'ablation au laser et de fragmentation dans des liquides pour la synthèse de nouveaux NPs ayant des fonctionnalités utiles. L’approche de la thèse est axée sur l’élaboration de la technique ablative au laser pour la synthèse de matériaux conventionnels avec des paramètres pour des applications biomédicales sélectionnées, ainsi que sur le développement de cette technique pour la synthèse de nouveaux nanomatériaux destinés à des applications biomédicales. En particulier, il comprend:1. Nous avons élaboré un régime de fragmentation laser fs à partir de colloïdes de Si pour la synthèse de NPs de Si ayant une taille, une cristallinité et un état d'oxydation contrôlables.Nous avons testé un certain nombre d’applications biomédiales particulières de Si Si préparés de cette manière.2. Nous avons développé une technique d'ablation et de fragmentation au laser fs pour fabriquer des noyaux Au NPs et des carottes en Au-Si nus pour SERSapplications. Une approche est basée sur l'ablation au laser de la cible Au dans une solution colloïdale de NP Si.3. Pour la première fois, nous avons synthétisé de nouveaux NP plasmoniques à base de nitrure de titane. Nous avons également montré qu’une étape supplémentaire de fragmentation du laser fs entraînait une diminution de la taille des NP à 5 nm. En outre, nous avons constaté que ces NP ont un très large pic d'extinction dans le proche IR.4. Pour la première fois, nous avons démontré la synthèse de NPs organiques fluorescentes d'un luminophore à émission induite par agrégation spécialement conçu (AIE LP). La luminosité de ces NP a été jugée comparable à celle des points quantiques.

This thesis as aimed at the development of techniques of fs laser ablation and fragmentation in liquids for the synthesis of novel NPs having useful functionalities. The approach of the thesis is focused on the elaboration of the laser ablative technique for the synthesis of conventional materials with parameters for selected biomedical applications, as well as the development of this technique for the synthesis of novel nanomaterials for biomedical applications. In particular it includes:1. We elaborated a regime of fs laser fragmentation from Si colloids for the synthesis of Si NPs having controllable size, crystallinity and oxidation state. We tested so-prepared Si NPs a number of particular biomedial applications.2. We elaborated a technique of fs laser ablation and fragmentation to fabricate bare Au NPs and Au-Si core-shells for SERSapplications. One approache is based on laser ablation of Au target in colloidal solution of Si NPs. 3. For the first time we synthesized novel plasmonic NPs based on titanium nitride. We also showed that an additional fs laser fragmentation step leads to the decrease of NPs size to 5 nm. Besides, we found that such NPs have a very broad extinction peak in the near IR.4. For the first time we demonstrated the synthesis of fluorescent organic NPs of specially designed aggregation-induced emission luminophore (AIE LP). The brightness of such NPs was determined to be comparable to that of quantum dots.