Propriétés optiques d'agrégats mixtes de métaux de transition en matrice d'alumine : effets de taille et de composition

• Auteur / Autrice : Mélanie Gaudry
• Direction : Michel Broyer
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Michel Broyer

Mots clés

Mots clés contrôlés

Alumine

Nanotechnologie

Propriétés électroniques

Propriétés optiques

Agrégats métalliques

Spectroscopie

Résumé

La réponse optique des petites particules de métaux nobles (Au, Ag, Cu) se manifeste essentiellement par une bande de résonance plasmon de surface dont la position et la largeur dépendent notamment de la taille des agrégats et du milieu environnant. Ce travail présente l'étude des propriétés optiques d'agrégats mixtes AuM (M=Ag, Ni, Co et Pt) de 1,5 à 6 nm de diamètre, en matrice d'alumine. La technique de préparation des films minces de nanoparticules en matrice d'alumine ainsi que les différentes techniques de caractérisation et d'étude de leurs propriétés optiques sont présentées d'abord. Puis les modèles théoriques qui permettent d'interprèter ces propriétés sont introduits : un modèle semiquantique, mettent en évidence l'influence des électrons de coeur, de la matrice et de sa porosité, mais qui n'est pas adapté à tous les systèmes; un modèle classique dans les autres cas. L'influence de la taille et de la composition des agrégats mixtes or-argent est étudiée ensuite. Les spectres d'absorption montrent une résonance plasmon de surface intermédiaire par rapport à l'argent et l'or purs, et le blue-shift odservé quand la taille diminue est d'autant plus important que la proportion d'or est grande. Ces résultats expérimentaux sont comparés avec ceux d'un calcul semi-quantique, en utilisant deux modèles pour la fonction dialectique du mélange AuAg. Il semble que ces agrégats forment plutôt des alliages. Enfin, les systèmes NiAg et CoAg forment des ''core-shell'' : un coeur de nickel ou de cobalt, entouré d'argent et leurs spectres d'absorption présentent une bande plasmon de surface conformément aux prévisions théoriques classiques. A l'inverse, les agrégats (PtxAg1-x)n présentent expérimentalement une résonnance plasmon de surface très fortement atténuée, contrairement aux prévisions classiques si l'agrégat est sous forme ''core-shell'' ou a une structure pour laquelle la fonction diélectique dépend simplement de celles de se constituants.