Croissance colloidale de nanoantennes plasmoniques assistée par électrons chauds

Hot electron-assisted colloidal growth of plasmonic nanoantennae

• Auteur / Autrice : Adem Dahi
• Direction : Benoît Cluzel, Julien Boudon
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique
• Date : Inscription en doctorat le 04/10/2021
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Carnot-Pasteur
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Bourgogne (1970-....)

Mots clés

Mots clés libres

Plasmonique

Optique

Laser

Nanotechnologies

Nanotechnologies

Plasmonics

Laser

Optics

Résumé

Les technologies des électrons chauds constituent un domaine de recherche en plein essor. En effet, les électrons chauds sont des charges hors d'équilibre dans un métal ou un semi-conducteur sous excitation optique ou électrique, qui peuvent être transférées vers un autre milieu afin d'initier ou de catalyser un autre processus. La catalyse des réactions chimiques et la photodétection au moyen d'électrons chauds sont parmi les voies les plus explorées à ce jour. Les travaux menés en plasmonique à l'ICB ces dernières années ont montré que les nanoparticules métalliques sont des sources efficaces d'électrons chauds dont la distribution spatiale, la température et la dynamique de relaxation sont contrôlées par les résonances des plasmons de surface localisés. Ces mêmes nanoparticules d'or sont également largement utilisées dans de nombreux domaines, de la chimie industrielle aux dispositifs anti-pollution, en passant par la médecine et l'optoélectronique. Obtenues par synthèse colloïdale, elles possèdent un état de cristallinité bien adapté à un large ensemble de propriétés optiques, électroniques et chimiques, toutes fortement liées à la morphologie de la nanoparticule. Cependant, même si la synthèse colloïdale offre actuellement une grande diversité de formes, la formation rapide de nanoparticules en suspension et le contrôle limité des paramètres réactionnels (température, concentration, stabilisant...) limitent l'homogénéité et réduisent notre capacité à élaborer des nanoparticules aux formes arbitraires plus complexes et aux propriétés optimisées. L'objectif de cette thèse est d'étudier l'influence des électrons chauds photogénérés sur les mécanismes de croissance colloidale de nanoparticules métalliques.

Hot electron technologies are a growing field of research. Indeed, hot electrons are out-of equilibrium charges in a metal or a semiconductor under optical or electrical excitation, which can be transferred to another medium in order to initiate or catalyze another process. The catalysis of chemical reactions and the photodetection by means of hot electrons are among the most explored paths to date. The work carried out in plasmonics at ICB in recent years has shown that metallic nanoparticles are efficient sources of hot electrons whose spatial distribution, temperature and relaxation dynamics are controlled by the resonances of localized surface plasmons. These same gold nanoparticles are also widely used in many fields, from industrial chemistry to anti-pollution devices, medicine and optoelectronics. Obtained by colloidal synthesis, they possess a state of crystallinity well suited to a large set of optical, electronic and chemical properties all strongly related to the morphology of the nanoparticle. However, even if colloidal synthesis currently offers a great diversity of shapes, the rapid formation of nanoparticles in suspension and the limited control of reaction parameters (temperature, concentration, stabilizer...) restrict homogeneity and reduce our ability to elaborate nanoparticles with more complex arbitrary shapes and optimized properties. The aim of this PhD thesis is to study the role of photoexcited hot electrons on the colloidal growth of metallic nanoparticles.