Étude de nanofils coaxiaux de coeur nickel et gaine PPV pour la manipulation magnétique d'objets luminescents

Coaxial core (nickel)-shell (Poly (p-phenylene vinylene)) nanowires as photoluminescent building blocks for magnetic manipulation

• Auteur / Autrice : Jean-Marc Lorcy
• Direction : Jean-Luc Duvail, Olivier Chauvet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique du solide, sciences des matériaux
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Nantes
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nanofils

Photoluminescence

Nanotubes

Mots clés libres

Polymère conjugué

Nano-objets multifonctionnels

Nanotubes photoluminescents

Nanofils magnétiques

Manipulation magnétique

Méthode template

Résumé

Les nanostructures organiques constituent un domaine d’étude très actif qui concerne potentiellement de nombreuses nanotechnologies. A l’interface Matériaux et Nanophysique, nous avons élaboré et étudié des nanofils hybrides polymère-métal en géométrie coaxiale. Cette géométrie permet notamment de profiter du renfort mécanique du coeur en métal pour pallier la faible tenue mécanique des nanofibres de polymères. Les nanofils élaborés ont un coeur en Nickel et une gaine en polyphénylvinylène (PPV), polymère photoluminescent. Nous avons également synthétisé des nanofils coaxiaux Polyméthylmetacrylate (PMMA) /PPV. La fabrication de ces nanofils combine les techniques d’imprégnation et de dépôt électrochimique à l’intérieur de nanopores (méthode template). La structure coaxiale de type coeur-gaine de ces nano-objets a été montrée par les techniques de microscopie électronique. Les effets physiques induits par la morphologie de ces nanofils coaxiaux (échelle nanométrique et structure coeur-gaine) sur leurs propriétés magnétiques et d’émission optique sont étudiés. L’examen des propriétés optiques révèle un décalage vers le bleu de la photoluminescence attribué à la nature tubulaire des nanofibres de PPV. La synthèse du coeur métallique engendre une perte importante de luminescence dont l’origine est discutée. Ces nanofils hybrides montrent un comportement ferromagnétique avec un axe de facile aimantation orienté suivant l’axe des nanofils. La manipulation magnétique et le transfert sur substrat de ces briques élémentaires multifonctionnelles ont été réalisés

An important part of nanotechnology concerns the elaboration of organic nanomaterials in relation with their numerous applications. Devices with enhanced capabilities can be prepared by combining and assembling novel nanostructured materials which act as building blocks (bottom-up strategy). At the interface between material science and nanophysics, coaxial hybrid metal-polymer nanowires have been developed. These successfully synthesised nanowires own a nickel core and a poly(p-phenylene vinylene) (PPV) shell. Coaxial Poly (methyl methacrylate) (PMMA)/PPV have also been effectively produced. A template-based strategy has been developed which combines a wet-chemical technique and electrodeposition within nanoporous membranes. Morphological, structural and chemical characterization by means of electron microscopy and related techniques demonstrate unambiguously that coaxial nickel/PPV nanowires have been successfully synthesized. Moreover, modification of their optical and magnetic properties due to the nanoscale and the core–shell structure has been studied. The nickel-PPV nanowires exhibit a slightly blueshifted photoluminescence (PL), which is directly related to the tubular morphology of the PPV shell. The effect of the nickel core on the PL intensity of the PPV shell is discussed. The nanowires exhibit a ferromagnetic behaviour with a magnetization easy axis along the wire axis. These magnetic properties as well as the mechanical reinforcement of the polymer nanotube by the metallic core allow the magnetic manipulation of the nanowires. It opens the way to use this kind of system as multifunctional building blocks for bio-applications for example