Electrochimie bipolaire assistée par la lumière pour la synthèse en masse de nanoparticules chirales

Électrochimie bipolaire photo-assistée pour la synthèse en masse de nanoparticules chirales

• Auteur / Autrice : Yuheng Fu
• Direction : Alexander Kuhn
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie Physique
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Sciences Moléculaires

Mots clés

Mots clés libres

Chiralité

Nanoparticules plasmoniques chirales

Électrochimie bipolaire

Chirality

Chiral plasmonic nanoparticles

Bipolar electrochemistry

Résumé

La chiralité désigne des géométries qui ne peuvent pas être superposées à leurs images miroir. Récemment, les nanoparticules plasmoniques chirales ont attiré une attention croissante en raison de leurs fortes interactions avec la lumière visible et proche infrarouge (NIR), sur la base de la résonance plasmonique de surface localisée (LSPR), entraînant des réponses chiro-optiques robustes. Ces propriétés en font des candidats prometteurs pour les applications en détection optique et électrique, en séparation et purification des médicaments chiraux et en détection de polarisation. Parmi les diverses méthodes de synthèse des nanoparticules plasmoniques chirales, la synthèse plasmonique induite par l'illumination de nanoparticules achirales avec une lumière polarisée circulaire est considérée particulièrement prometteuse (Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202319920). Cependant, elles souffrent souvent d'une relaxation non radiative rapide des électrons excités par recombinaison avec les trous (Nano Lett. 2016, 16, 3399−3407), conduisant à une efficacité de synthèse plus faible des nanoparticules chirales. Pour relever ce défi, des stratégies telles que l'utilisation de piégeurs de trous ou la combinaison de nanoparticules plasmoniques avec des semi-conducteurs sont employées pour inhiber la recombinaison des porteurs. Il a été rapporté qu'un champ électrique externe peut aider à induire une séparation de charge à grande échelle dans les matériaux semi-conducteurs (Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 11431–11435). Par conséquent, dans cette thèse, nous avons l'intention d'induire la croissance des nanoparticules plasmoniques chirales sur les nanoparticules semi-conductrices sous l'illumination d'une lumière polarisée circulaire et d'un champ électrique externe, non seulement pour réaliser une séparation de charge à grande échelle dans les nanoparticules plasmoniques, mais aussi pour faciliter la préparation rationnelle des nanoparticules composites semi-conducteur-métal chirales.

Chirality refers to geometries that cannot be superimposed on their mirror images. Recently, chiral plasmonic nanoparticles have garnered attracted significant increasing attention due to their strong interactions with visible and near-infrared (NIR) light, based on localized surface plasmon resonance (LSPR), resulting in robust chiroptical responses. These properties make them promising candidates for applications in optical and electrical sensing, chiral drug separation and purification, and polarization detection. Among various methods for synthesizing chiral plasmonic nanoparticles, plasmon-driven synthesis via the illumination of achiral nanoparticles with circularly polarized light is considered particularly promising (Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202319920). However, they often suffer from rapid nonradiative relaxation of excited electrons through recombination with holes (Nano Lett. 2016, 16, 3399−3407), leading to lower synthesis efficiency of chiral nanoparticles. To address this challenge, strategies such as the use of hole scavengers or the combination of plasmonic nanoparticles with semiconductors are employed to inhibit carrier recombination. It has been reported that an external electric field can help to induce large-scale charge separation in semiconductor materials (Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 11431–11435). Therefore, in this thesis, we plan to induce the growth of chiral plasmonic nanoparticles on semiconductor nanoparticles under the illumination of circularly polarized light and an external electric field, not only to achieve large-scale charge separation in plasmonic nanoparticles, but also to facilitate the rational preparation of chiral semiconductor-metal composite nanoparticles.