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| Auto-assemblage de nanoparticules métalliques et semi-conductrices dirigé par reconnaissance entre protéines artificielles (Metal and semiconductor nanoparticles self-assembly directed by recognition between artificial proteins) Fernandez, Maxence - (2019-12-06) / Universite de Rennes 1 - Auto-assemblage de nanoparticules métalliques et semi-conductrices dirigé par reconnaissance entre protéines artificielles
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Langue : Français Directeur(s) de thèse: Marchi, Valérie; Even-Hernandez, Pascale Discipline : Sciences des Matériaux Laboratoire : ISCR Ecole Doctorale : Matière, Molécules et Matériaux Classification : Chimie, minéralogie, cristallographie Mots-clés : nanoparticules d’or, nanocristaux semi-conducteurs, auto-assemblage, protéines artificielles, interactions protéine-nanoparticule
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Résumé : L’auto-assemblage de nanoparticules dirigé par des biomolécules constitue une approche prometteuse pour la mise au point de nanomatériaux structurés présentant des propriétés optiques collectives originales. L’objet de cette thèse concerne l’auto-assemblage de nanoparticules métalliques et semi-conductrices dirigé par des protéines artificielles appelées α-Repeat. Dans cette optique, des nanocristaux semi-conducteurs (CdSe/ZnS ou CdSe/CdS) et des nanoparticules d’or sphériques ou anisotropes ont été préparés. Ces nanoparticules ont été fonctionnalisées avec des ligands peptidiques PEGylés, qui leur confère une stabilité colloïdale satisfaisante tout en conservant leurs propriétés optiques. Une stratégie de fonctionnalisation basée sur des étiquettes d’affinité poly-cystéine et poly-histidine a permis de greffer les protéines sur la surface des nanoparticules inorganiques. Les nanoparticules ainsi fonctionnalisées avec les protéines artificielles ont ensuite été utilisées pour l’auto-assemblage de nanoparticules semi-conductrices et l’auto-assemblage hybride entre des nanoparticules semi-conductrices et des nanoparticules métalliques. L’étude structurale des ensembles obtenus a montré, dans certains cas, une interdistance bien définie et inférieure à 10 nm. Finalement, l’étude des propriétés optiques a révélé des transferts d’énergie non radiatifs entre nanoparticules semi-conductrices et nanoparticules métalliques, qui témoignent d’interactions exciton—plasmon très fortes induites par l’auto-assemblage. Abstract : Nanoparticles self-assembly driven by biomolecules is a promising approach for developing nanostructured materials with new optical properties. The purpose of this work is the self-assembly of metal and semiconductor nanoparticles directed by artificial proteins called α-Repeat. For this purpose, semiconductor nanocrystals (CdSe/ZnS or CdSe/CdS) and spherical or anisotropic gold nanoparticles have been prepared. These nanoparticles have been functionalized with PEGylated peptide ligands providing them adequate colloidal stability while maintaining their optical properties. A functionalization strategy based on polycysteine and poly-histidine tags has allowed the proteins to be grafted onto the surface of inorganic nanoparticles. Nanoparticles functionalized with artificial proteins were then used for the self-assembly of semiconductor nanoparticles and hybrid self-assembly between semiconductor nanoparticles and metal nanoparticles. The structure study of self-assembled nanostructures has shown, in some cases, a very well defined sub-10 nm interparticle distance. Finally, the study of optical properties revealed very strong exciton-plasmon interactions induced by self-assembly. This self-assembling process strongly affected the emission properties of the semiconductor nanoparticles in hybrid ensembles. | |||