Élaboration et caractérisation de nanocomposites commutables pour une photocommutation rapide et peu énergivore à température ambiante

par Marlène Palluel

Thèse de doctorat en Physico-Chimie de la Matière Condensée

Sous la direction de Guillaume Chastanet.

Soutenue le 18-11-2020

à Bordeaux , dans le cadre de École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....) , en partenariat avec Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux / ICMCB (laboratoire) .

Le président du jury était Mario Maglione.

Le jury était composé de Guillaume Chastanet, Lionel Salmon, Sylvie Bégin-Colin, Marie-Laure Boillot, Stéphane Mornet, Nathalie Daro.

Les rapporteurs étaient Lionel Salmon, Sylvie Bégin-Colin.

mots clés

• Nanocomposites
• Conversion de spin
• Photocommutation
• Synthèse
• Spin
• Matériaux hybrides

Résumé

Ce travail de thèse s’inscrit dans le développement d’une nouvelle génération de nanomatériaux composites commutables par effet photothermique. La création de ces nanocomposites, constitués d’un cœur métallique enrobé d’un matériau à conversion de spin (SCO), a pour but d’intégrer des dispositifs électroniques moins énergivores et plus performants. L’augmentation de la performance passe par une augmentation de la vitesse de photocommutation, nécessitant des objets nanométriques. La diminution de l’énergie nécessaire à cette photothermie requiert un amplificateur de chaleur interne aux nanoparticules et optimisée, le cœur métallique.Ce travail de thèse rapporte les stratégies et innovations de synthèses de ces nanocomposites aux propriétés photothermiques optimisées. Des nanocomposites, de type coeur@coquille, d’or (Au) enrobés de matériaux à conversion de spin, Au@SCO, ont été élaborés et étudiés, prouvant les bénéfices d’une telle approche. Les architectures, ainsi que le cœur et/ou la coquille ont été modifiés de façon à obtenir cette photocommutation efficace et peu énergivore à température ambiante.

mots clés

• Nanocomposites
• Spin crossover
• Photoswitching
• Synthesis

Titre traduit

Elaboration and characterization of switchable nanocomposites for a fast and less energy consuming photoswitching at room temperature

Résumé

This thesis is part of the development of a new generation of composite nanomaterials switchable using photothermal effect. The creation of these nanocomposites, consisting of a metallic core wrapped by a spin crossover material (SCO), aims to integrate electronic devices that are more efficient and consume less energy. The enhancement of the performance involves an increase in the photoswitching speed requiring nanoscale objects. The decrease in the energy needed for this photothermy requires an optimized heat amplifier inside the nanoparticles, the metal core.This thesis work reports the strategies and synthesis innovations to obtain these nanocomposites with optimized photothermal properties. Core@shell nanocomposites of gold (Au) coated with spin crossover materials, Au@SCO, have been developed and studied, proving the benefits of such an approach. The architectures, as well as the core and/or the shell have been modified in order to obtain a fast and energy-efficient photoswitching at room temperature.