OFFRE STAGE M2 2017 Etude des propriétés plasmoniques d

OFFRE STAGE M2 2017
Equipe
Etude des propriétés plasmoniques d’assemblages de nanoparticules
hybrides métalliques – semiconductrices Ag@SiO2/CdSe@CdS:
application au marquage anti-contrefaçon
Laboratoire de Physique et Chimie des Nano-Objets (LPCNO-UMR 5215 INSA-CNRS-UPS) @ Toulouse
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Stage expérimental multidisciplinaire
Début du stage : janv/fév 2017. Possibilité de continuité du stage en thèse selon motivation du candidat
et financement
MOTS CLES : Assemblage dirigé, Nanoxérographie, Nanoparticules colloïdales, Plasmonique
Introduction et contexte - L’étude des propriétés originales de nanoparticules colloïdales synthétisées par voie
chimique ainsi que leur intégration pour réaliser la zone active de dispositifs fonctionnels innovants requiert leur assemblage
dirigé sur des zones parfaitement définies de surfaces solides ou flexibles. Depuis plusieurs années, l’équipe Nanotech du
Laboratoire de Physique et Chimie des Nano-Objets (LPCNO- UMR 5215 INSA-CNRS-UPS) à Toulouse a développé une
technique innovante, la nanoxérographie, répondant à ce défi. Ce procédé consiste à injecter, dans un matériau électret, par
l’intermédiaire d’une pointe AFM (Microscope à Force Atomique), des charges électrostatiques. Les motifs chargés obtenus
servent ensuite de pièges pour assembler électrostatiquement sur la surface, des nano-objets chargés ou polarisables
initialement dispersés en solution (cf. figure ci-dessous). Il est également possible, lors de l’étape d’injection, d’adresser des
surfaces de plusieurs dizaines de centimètres carrés en employant des méthodes dérivées de la lithographie douce (microcontact printing ou nano-impression) maîtrisées dans l’équipe.
Schéma de principe décrivant les deux étapes de la technique de nanoxérographie AFM : (1) injection de charges électrostatiques, (2)
Développement dans une suspension colloïdale - Un exemple d’assemblage de nanoparticules luminescentes de NaYF4 : Er (2%)/Yr (18%) de
22 nm réalisé par nanoxérographie AFM représentant un QR code micrométrique
Au cours de deux thèses précédentes, l’équipe Nanotech a démontré que des assemblages de densité contrôlée [1],
binaires (avec deux types de nanoparticules) [2] ou de nanoparticules individuelles étaient réalisables, en 2D et même en 3D
avec certains systèmes [3]. Ce stage se propose d’étudier les propriétés plasmoniques d’assemblages de nanoparticules
colloïdales hybrides constitués de nanoparticules métalliques cœur/coquille Ag@SiO2 sur lesquelles sont greffés des
quantum dots (Qdots) semiconducteurs CdSe@CdS.
Sujet – Le travail proposé au cours de ce stage s’articule autour de deux axes principaux de recherche :
(i) Assemblage par nanoxérographie de nanoparticules hybrides Ag@SiO2/CdSe@CdS. En binôme avec un postdoctorant chimiste de l’équipe, le stagiaire devra tester différents types de nanoparticules hybrides Ag@SiO2/CdSe@CdS et
ajuster les divers paramètres expérimentaux (concentration de nanoparticules, nature des ligands, solvant, charges des
motifs…) afin d’optimiser l’assemblage de ces nanoparticules sur des motifs chargés. Un des objectifs sera également
d’investiguer la possibilité d’assembler ce système en 3D.
OFFRE STAGE M2 2017
Equipe
(ii) Application à des étiquettes anti-contrefaçon. Les avancements sur la technique de nanoxérographie ont abouti à une
première application brevetée : la fabrication d’étiquettes de marquage sécurisées obtenues par assemblage de nanoparticules
luminescentes [3-5]. Le but de ce second point sera de sonder l’intérêt d’utiliser ce nouveau système de nanoparticules
hybrides pour réaliser des étiquettes de marquage que l’on pourra lire avec un simple smartphone. Le stagiaire devra pour
cela caractériser les assemblages de nanoparticules hybrides sur un banc optique dédié afin de quantifier l’exaltation de
luminescence par effets plasmoniques apportés par le couplage des nanoparticules métalliques Ag@SiO2 avec les Qdots
semiconducteurs CdSe@CdS greffés dessus. Des simulations numériques avec Lumerical permettront d’interpréter les
résultats expérimentaux.
Profil recherché – Elève ingénieur ou étudiant niveau master 2 dans les domaines des nanosciences, matériaux.
Le/la stagiaire sera intégré(e) au sein de l’équipe Nanotech du LPCNO à Toulouse où il/elle sera formé(e) à la technique
d’assemblage dirigé de nanoparticules de nanoxérographie, aux techniques de caractérisation topographique et de
luminescence des assemblages de nanoparticules réalisés ainsi qu’à l’outil de simulation Lumerical. Le/la stagiaire devra
présenter un attrait pour le travail expérimental qui se déroulera en majorité dans la nouvelle salle blanche de l’équipe.
Dynamique, il/elle devra faire preuve de rigueur et curiosité scientifique pour mener à bien le sujet.
Contact - Intéressé(e)? N’hésitez pas à contacter Laurence Ressier et Etienne Palleau
[email protected] / [email protected] - tél : 05.61.55.96.72
Références -
[1] Ressier et al, IEEE T Nanotechnology, 8, (2009); [2] Palleau et al, ACS Nano, 5, (2011) ; [3] Sangeetha et al,
Nanoscale, 5, (2013) [4] Diaz et al, Nanotechnology, 25, (2014) [5] Ressier et al, Brevet FR 1352092 + Extension PCT N°
PCT/IB2014/059308