Étude de la chimie de surface des nanocristaux de pérovskites halogénées par RMN et Polarisation Nucléaire Dynamique

''Probing surface chemistry of halogenated perovskite nanocrystals using NMR and Dynamic Nuclear Polarization''

• Auteur / Autrice : Shadi Alarab
• Direction : Gael De paepe, Dmitry Aldakov
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie inorganique et Bio inorganique
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2021
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Modélisation et Exploration des Matériaux

Mots clés

Mots clés libres

Dnp

Perovskite

Rmn

Agents polarisants

Microwave

Ligands marqués

Dnp

Nmr

Perovskite

Polarizing agents

Microwave

Labeled ligands

Résumé

Cette thèse porte sur le développement d'une technique de RMN nouvelle et émergente appelée MAS-DNP (Magic Angle spinning Dynamic Nuclear Polarization) à l'état solide et son application dans le contexte de l'ingénierie des nanocristaux de pérovskite. Cette approche d'hyperpolarisation combinée à la RMN à l'état solide est activement développée dans le laboratoire MEM, et permet d'énormes gains de sensibilité et de nouveaux types d'expériences de RMN à l'état solide à haute résolution. Par exemple, nous avons récemment montré que l'on peut accéder à des informations sur la structure atomique d'un ligand lié aux facettes d'un nanocristal. Plus précisément, nous avons pu mettre en évidence les interfaces des nanocristaux de ZnO et comparer deux approches synthétiques basées sur la chimie sol-gel et organométallique. Cela ouvre des perspectives très intéressantes puisque sonder les ligands à la surface est de première importance pour comprendre la chimie des ligands, mais aussi la stabilité à long terme et la transformabilité des NCs. Dans ce projet, nous développerons davantage le domaine de la DNP appliquée à l'étude des nanocristaux de pérovskite en nous concentrant particulièrement sur le développement de méthodes visant à améliorer notre compréhension de la terminaison de surface et de son interaction avec les ligands stabilisants. Ceci peut avoir un impact majeur sur le développement de nouvelles voies de synthèse (contrôle de la taille et de la forme des nanocristaux) mais aussi sur les stratégies d'échange de ligands qui sont essentielles pour assurer la stabilité et la transformabilité des NCs. Traduit avec www.DeepL.com/Translator (version gratuite)

This PhD deals with the development of a new and emerging NMR technique called solid-state MAS-DNP (Magic Angle spinning Dynamic Nuclear Polarization) and its application in the context perovskite nanocrystal engineering. This hyperpolarization approach combined solid-state NMR is actively developed in the MEM laboratory, and yields huge sensitivity gains and enables new types of high-resolution solid-state NMR experiments. For instance, we recently showed that one can access atomic structure information of ligand bound to nanocrystal facets. More specifically, we were able to disclose the interfaces of ZnO nanocrystals and to compare two synthetic approaches based on sol-gel and organometallic chemistry. This opens very interesting perspectives since probing ligands at the surfaces is of primary importance to understand ligand chemistry, but also long-term stability and processability of the NCs. In this project, we will further develop the field of DNP applied to the study of perovskite nanocrystals with a particular focus on developing methods towards improving our understanding of the surface termination and its interaction with stabilizing ligands. This can have major impact on the development of new synthetic routes (size and shape control of nanocrystals) but also on ligand exchange strategies which are of essential to ensure stability and processability of the NCs.