Modifications photochimiques de nanoantennes d’or colloïdale par irradiation laser femtoseconde

Hot electron-assisted colloidal growth of plasmonic nanoantennae

• Auteur / Autrice : Adem Dahi
• Direction : Benoît Cluzel, Julien Boudon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 25/02/2025
• Etablissement(s) : Dijon, Université Bourgogne Europe
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Carnot-Pasteur (Besançon ; Dijon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne (ICB) (Dijon)
• Jury : Président / Présidente : Nadine Millot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Olivier Soppera, Mona Tréguer-Delapierre, Nathalie Destouches
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Olivier Soppera, Mona Tréguer-Delapierre

Mots clés

Mots clés contrôlés

Catalyse

Or

Nanotechnologie

Optique

Résonance plasmonique de surface

Mots clés libres

Plasmonique

Optique

Laser

Nanotechnologies

Nanotechnologies

Plasmonics

Laser

Optics

Résumé

Les nanoparticules d’or, grâce à leurs propriétés optiques et électroniques uniques, trouvent des applications variées, notamment en médecine et en catalyse. Ce travail de thèse explore les mécanismes de croissance et de dissolution des nanobâtonnets d’or sous irradiation par laser femtoseconde en présence d’ions or en solution. L’interaction entre les nanobâtonnets et les impulsions ultracourtes induit une élévation localisée de température et génère des électrons chauds, favorisant des réactions chimiques spécifiques. L’étude repose sur un suivi in situ des modifications morphologiques des nanobâtonnets via spectroscopie UV-Vis et microscopie électronique. Deux longueurs d’onde d’irradiation, 400 nm et 800 nm, révèlent des comportements distincts : croissance des nanobâtonnets à 400 nm et dissolution à 800 nm. Une analyse des cinétiques réactionnelles met en lumière le rôle de la résonance plasmonique dans ces processus. Une comparaison des cinétiques obtenues avec et sans laser nous permet de mettre en évidence le caractère localisé de l’échauffement laser. Enfin, l’utilisation combinée des deux longueurs d’onde entraîne des phénomènes d’assemblage des nanobâtonnets. Ces travaux permettent ainsi une meilleure compréhension des mécanismes thermiques en jeu lors de la modification photochimique de nanobâtonnets d’or.

Thanks to their unique optical and electronic properties, gold nanoparticles have a wide range of applications, particularly in medicine and catalysis. This thesis explores the growth and dissolution mechanisms of gold nanorods under femtosecond laser irradiation in the presence of gold ions in solution. The interaction between the nanorods and the ultrashort pulses induces a localized rise in temperature and generates hot electrons, promoting specific chemical reactions. The study is based on in situ monitoring of the morphological modifications of the nanorods via UV-Vis spectroscopy and electron microscopy. Two irradiation wavelengths, 400 nm and 800 nm, revealed distinct behaviours: nanorods growth at 400 nm and dissolution at 800 nm. An analysis of reaction kinetics highlights the role of plasmon resonance in these processes. A comparison of the kinetics obtained with and without a laser highlights the localized nature of laser heating. Finally, the combined use of the two wavelengths leads to nanorods assembly phenomena. This work thus provides a better understanding of the thermal mechanisms involved in the photochemical modification of gold nanorods.