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| Nanoparticules de silice fonctionnelles à base de cluster d'éléments de transition (Functional silica nanoparticles based on metal atom clusters) Aubert, Tangi - (2011-12-06) / Université de Rennes 1, Université européenne de Bretagne - Nanoparticules de silice fonctionnelles à base de cluster d'éléments de transition
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Langue : Français Directeur(s) de thèse: Grasset, Fabien; Cordier, Stéphane Discipline : Doctorat de l'université de Rennes1 mention chimie Ecole Doctorale : Sciences de la matière Classification : Chimie, minéralogie, cristallographie Mots-clés : nanoparticules de silice, clusters d’éléments de transition, microémulsion eau-dans-huile, luminescence, magnétisme, plasmonique, nanotoxicité,
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Résumé : Ces travaux de thèse sont dédiés à l’élaboration de nanoparticules de silice fonctionnelles. Celles-ci présentent des propriétés de luminescence, de magnétisme et/ou de plasmonique, et trouvent généralement des applications en biotechnologie. Le caractère innovant de ces nanoparticules repose sur l’utilisation de clusters octaédriques d’éléments de transition en tant que luminophores. Ces clusters ont principalement été encapsulés dans des nanoparticules de silice via un procédé de microémulsion eau-dans-huile. Cette méthode est particulièrement bien adaptée pour la synthèse de nanoparticules de diamètre inférieur à 50 nm et présentant des architectures complexes. La caractérisation des nanoparticules de cluster@SiO2 et de leurs propriétés a fait l’objet d’une étude approfondie. Ces clusters ont également été associés dans des nanoparticules de silice conjointement avec des nanocristaux de ZnO, conduisant à l’obtention de matériaux avec des propriétés de luminescence modulables. Afin de créer un système pouvant à la fois être excité et émettre dans le proche infrarouge, des clusters ont été associés avec des nanocristaux de NaYF4:Er/Yb ayant des propriétés d’upconversion de photons. Des nanoparticules bifonctionnelles luminescentes et magnétiques ont été obtenues en associant des clusters avec des nanocristaux de γ-Fe2O3. Enfin, le potentiel des clusters en tant qu’agent réducteur pour décorer des nanoparticules de cluster@SiO2 avec des nanocristaux d’or ou d’argent a été démontré. En parallèle, la nanototoxicité des clusters sur des plantes de colza a également été étudiée, ainsi que le rôle protecteur de la silice contre leurs effets néfastes. Abstract : This thesis is dedicated to the fabrication of functional silica nanoparticles. They exhibit luminescent, magnetic and/or plasmonic properties and find applications in the field of biotechnologies. The novel character of these nanoparticles relies on the use of octahedral metal atom clusters as luminophores. They have been embedded in silica nanoparticles mainly through a water-in-oil microemulsion process. This technique is particularly well designed for the synthesis of nanoparticles below 50 nm in diameter and exhibiting complex architectures. The cluster@SiO2 nanoparticles and their properties have been deeply investigated. The clusters have also been associated with ZnO nanocrystals leading to materials with tunable visible emission properties. In order to create a system that could simultaneously be excited and emit in the near infrared, the clusters have been associated with NaYF4:Er/Yb nanocrystals showing photon upconversion properties. Bifunctional nanoparticules with luminescent and magnetic properties have been achieved by the association of clusters with γ-Fe2O3 nanocrystals. Finally, the potential of the clusters as a reducing agent for the patterning of cluster@SiO2 nanoparticles with gold or silver nanocrystals has been demonstrated. Besides this, the nanotoxicity of the clusters on rapeseed plants has been showed as well as the effective protection of the silica layer against their toxic effects. | |||