Synthèse et auto-assemblage de nanostructures anisotropes et chirales de métaux nobles

Synthesis and self-assembly of anisotropic and chiral noble metal nanostructures

• Auteur / Autrice : Antonio Carone
• Direction : Stéphane Parola
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 12/12/2022
• Etablissement(s) : Lyon, École normale supérieure
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Chimie (Lyon ; 2004-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de chimie. Lyon (2003-….)
• Jury : Président / Présidente : Luis M. Liz-Marzan
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Parola, Luis M. Liz-Marzan, Mona Tréguer-Delapierre, Marco Faustini, Anthony Désert, Amina Bensalah
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Mona Tréguer-Delapierre, Marco Faustini

Mots clés

Mots clés contrôlés

Autoassemblage

Synthèse (chimie)

Chiralité

Nanoparticules

Mots clés libres

Nanoparticules plasmoniques

Chiralité

Synthèse et auto-assemblage

Plasmonic nanoparticles

Chirality

Synthesis and self-assembly

Résumé

Les nanoparticules métalliques plasmoniques font partie des nanomatériaux les plus populaires avec leur grand nombre d'applications. La raison de ce succès provient de leur singulier interaction lumière-matière qui peut être ajustée en modifiant leur taille, leur forme, leur composition, leur environnement, la distance interparticulaire, etc. Depuis une vingtaine d'années, les approches‘’bottom-up’’ telles que la synthèse colloïdale et l'auto-assemblage ont connu une avancée remarquable dans leur capacité à contrôler les propriétés optiques de telles nanostructures.Cependant, l'un des grands défis actuels de la plasmonique est la fabrication de systèmesplasmoniques chiraux, car ils permettent de nouvelles typologies d'interactions lumière-matière. Cetravail visait à développer la synthèse colloïdale et l'auto-assemblage de nanoparticules anisotropeset chirales d'argent et d'or de manière robuste et reproductible. Partant d'une expertise antérieure dans la préparation de particules plasmoniques dans notre groupe de recherche, ce travail a optimisé la synthèse colloïdale de particules anisotropes et l'a étendue à de nouvelles structures avec un degré de complexité plus élevé, telles que les nanoparticules chirales plasmoniques.Dans la deuxième partie de ce travail, l'auto-assemblage de particules anisotropes et chirales a été étudié afin d'évaluer l'impact de différentes morphologies sur l'assemblage et d'étudier pour la première fois les modifications de la réponse optique des particules chirales sans utiliser de ligands chiraux.Enfin, les nanostructures chirales produites ont été incluses dans des xérogels monolithiques par des méthodes sol-gel, pour obtenir une classe de verres chiraux nanocomposites aux propriétés optiques chirales.

Plasmonic metal nanoparticles are one of the most popular nanomaterials with a great number of applications in diverse fields. The reason for this success arises from their unique light-matter interaction that can be tuned by changing their size, shape, composition, surroundings, interparticle distance, etc. In the past twenty years, bottom-up approaches, such the colloidal synthesis, and selfassembly have seen a remarkable advancement in their ability to control the optical properties of such structures. However, one of the most intriguing challenges in the field of plasmonic is thefabrication of chiral plasmonic systems, since could enable novel typologies of light-matterinteractions.In this work we developed the colloidal synthesis and self-assembly of silver and gold pentatwinned anisotropic and chiral nanoparticles in a robust and reproducible way. Starting from previous expertise in the preparation of plasmonic particles in our research group, this workoptimized the colloidal synthesis of anisotropic particles and extended it to new structures with ahigher degree of complexity, such as plasmonic chiral nanoparticles. In the second part of this work,the self-assembly of such structures was studied to evaluate the impact of different morphologies on the assembly and to study for the first time, the changes in the optical response of chiral particles without using chiral linkers.Finally, the chiral nanostructures produced have been included inmonolithic xerogels by sol-gel methods, to obtain a class of nanocomposite chiral glasses with optical chiral properties.