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Dissertationen zum Thema „Nanoparticule anisotrope“
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Bernand-Mantel, Anne. „Transport à un électron et effets magnéto-Coulomb dans une nanoparticule unique“. Paris 6, 2008. http://www.theses.fr/2008PA066015.
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"Cette thèse s'inscrit dans le cadre de l'évolution récente de la spintronique en basse dimension : la nanospintronique. L'objectif de cette thèse a été l'étude expérimentale de l'interaction entre magnétisme et transport à un électron, nommément effets magnéto-Coulomb, dans des nanostructures magnétiques contenant des nanoparticules uniques. En utilisant une technique de nanoindentation résistivo-contrôlée développée au laboratoire, de tels échantillons constitués d'une nanoparticule métallique (or, cuivre ou aluminium) de quelques nanomètres de diamètre, reliée via des barrières tunnel d'alumine à des électrodes de cobalt ont été élaborés. Les échantillons ont présenté les caractéristiques typiques attendue du transport à un électron (effet de blocage de Coulomb) à travers une nanoparticule unique. De fortes magnéto-résistances ont été observées. Des effets de transport dépendant du spin et d'accumulation de spin liés à une augmentation du temps de vie du spin dans les nanoparticules métalliques ont été mis en évidence. De plus, un autre mécanisme de magnéto transport, ayant pour origine l'anisotropie magnétique de l'électrode et agissant comme une "grille" sur l'îlot, a été observé. "
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Moukarzel, Waêl. „Synthèse et caractérisation de glycosilicones et leur application à la préparation et stabilisation de nanoparticules d'or“. Toulouse 3, 2011. http://thesesups.ups-tlse.fr/1628/.
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Le couplage d'une chaîne siloxane avec des groupements fonctionnels divers donne accès à des polymères aux propriétés originales couplant la flexibilité de la chaîne avec les propriétés des groupes fonctionnels. Dans cet état d'esprit, nous avons souhaité étudier le couplage de groupements de type saccharidiques aux chaînes de polysiloxane. Dans une première partie de ces travaux de thèse, une nouvelle méthode rapide, douce et efficace a été mise au point pour la préparation de polysiloxanes linéaires ou hyperbranchés à groupements saccharidiques, en position latérale ou terminale. La préparation se fait sans utilisation de groupements protecteurs de sucres, permettant ainsi d'éviter les conditions usuelles acides ou basiques de déprotection et de conserver ainsi l'intégralité des chaînes siloxanes avant et après greffage des sucres. Les polymères ont été caractérisés par RMN 1H, 13C, 29Si, IR et Chromatographie d'Exclusion Stérique. Ces " glycosilicones", à taux de greffage et masses modulables à volonté, ont servi par la suite à stabiliser efficacement des nanoparticules d'or préformées en solution aqueuse y compris à des forces ioniques élevées. Les propriétés réductrices d'amino-sucres utilisés au cours de cette thèse pour la synthèse des glycosilicones ont été mises à profit afin de réaliser la synthèse directe de nanoparticules dans des conditions plus douces que les méthodes de synthèse classique (telle que la réduction de sel d'or avec du borohydrure de sodium). Ces amino-sucres (glucosamine, glucamine) jouent le rôle à la fois de réducteurs, de stabilisants en milieu aqueux. L'avantage de cette méthode réside également en l'utilisation d'un réactif unique non toxique en vue de l'utilisation de ces nanoparticules dans des tests biologiques. La méthode de synthèse se fait en une seule étape et à température ambiante et aboutit à la formation de nanoparticules sphériques avec un bon rendement, mais également, induit des croissances anisotropes conduisant à l'obtention de nanoparticules en forme d'étoiles ou multi-branches avec des rendements très élevés. La taille et le nombre de branches des nano-étoiles ont été modulés en ajustant les conditions expérimentales. Elles ont été caractérisées du point de vue de leur morphologie, stabilité et propriétés optiques (résonance plasmon) par microscopie électronique et spectroscopie UV-visibleCoupling a siloxane chain with various functional groups leads to polymers with new properties combining the flexibility of the chain with the properties of the functional groups. Accordingly, we wanted to study the grafting of saccharide groups on polysiloxane polymers. In the first part of this thesis, a new, smooth, efficient and fast method has been developed for the preparation of linear or hyperbranched polysiloxanes with lateral or terminal sugar groups. The preparation is done without the use of protecting groups for sugars. It avoids the use of acid or alkaline conditions for the deprotection thus preventing the decomposition of the siloxane chains before and after grafting the sugars. The polymers were characterized by 1H, 13C, 29Si NMR, IR and Size Exclusion Chromatography. These "glycosilicones" with grafting rate and weights adjustable at will, were subsequently used to efficiently stabilize preformed gold nanoparticles in aqueous solution even at high ionic strengths. The reducing properties of amino sugars used in this thesis for the synthesis of glycosilicones were used for a direct synthesis of nanoparticles under milder conditions than in conventional synthesis methods (such as reducing the gold salt with sodium borohydride). These amino sugars (glucosamine, glucamine) play the role of both reducing agents and stabilizers in aqueous media. The advantage of this method lies in the use of a single nontoxic reagent which can be useful for using these nanoparticles in biological tests. The one pot synthesis occurs at room temperature and leads to the formation of spherical nanoparticles with a good yield, but also induces anisotropic growth leading to the production of star shaped or multi-branched nanoparticles with very high yields. The size and number of branches of nano-stars were modulated by adjusting the experimental conditions. They were characterized regarding to their morphology, stability and optical properties by electron microscopy and UV spectroscopy
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Ung, Diane. „Nanoparticules métalliques anisotropes synthétisées par vie chimique : fils, plaquettes et particules hybrides de cobalt-nickel, caractérisations physico-chimiques et propriétés magnétiques : fils d'argent auto-organisés“. Paris 7, 2005. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00202393.
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Ballot, Noémie. „Matériaux nanométriques à base de métaux 3d (Fe, Co, Ni) : Nouvelles voies de synthèse et caractérisations“. Thesis, Paris 13, 2014. http://www.theses.fr/2014PA132065/document.
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L’intérêt grandissant envers les nanomatériaux a base des métaux de transition 3d comme le cobalt, le nickel et le fer trouve son origine dans les propriétés intrinsèques de ces éléments (forte aimantation du fer et constante magnétocristalline élevée du cobalt) combinées aux propriétés particulières offertes par la taille nanométrique et l’anisotropie de ces alliages. Parmi les nombreuses voies de synthèse dites de chimie douce, le procède polyol permet l’élaboration de plusieurs classes de matériaux inorganiques a l’état finement divises (oxydes, hydroxydes et métaux) grâce aux réactions de réduction et d’hydrolyse qui peuvent être conduites et contrôlées dans les milieux polyols. Le premier axe de ce travail a consisté à tirer profit de l’état finement divise des oxydes et hydroxydes élabores en milieu polyol pour l’obtention de métaux et alliages correspondants, au moyen d’une réduction ménagée a l’état solide sous flux d’hydrogène. Il a alors été possible d’aboutir a des particules de CoFe2, CoFe, NiFe, Ni3Fe et Fe ferromagnétiques avec une température de blocage supérieure a 300 K. Le deuxième axe de travail a trait a l’élaboration d’objets anisotropes. Pour ce faire, une nouvelle approche est proposée : la synthèse en milieu polyol assistée par l’application d’un champ magnétique. Ce type de synthèse mené a des nanofils d’akaganeite β-FeOOH et a des nanoparticules d’oxydes spinelles. Une réduction relativement douce (300 °C) des nanofils d’akaganeite permet de l’obtention de phases spinelles de même morphologie et avec des propriétés magnétiques en accord avec la composition chimique et le caractère nanométrique des particules (comportement superparamagnétique avec une température de blocage proche de 300 K, Ms élevée et Hc dépendant de la nature de l’élément M se trouvant dans le spinelle MFe2O4 : élevé dans le cas du cobalt et faible dans le cas du fer et du nickel)The growing interest in nanomaterials based on 3d transition metals such as cobalt, iron and nickel finds its origin in the intrinsic properties of these elements (high magnetization of iron and high magnetocristalline constant of cobalt) combined with particular property due to nanometric size and anisotropy of these alloys. Among the numerous synthetic routes, the polyol method which belongs to the chimie douce routes allows the elaboration of several finely divided inorganic materials (oxides, hydroxides, metals) by means of reduction or forced hydrolysis reactions conducted in polyol medium. The main first contribution of this work was to take advantage of these finely divided oxides and hydroxides elaborated in polyol medium to obtain metals and alloys, through a controlled reduction in solid form under hydrogen flow. Ferromagnetic particles of CoFe2, CoFe, NiFe, Ni3Fe and Fe with a blocking temperature above 300 K were obtained. The second main contribution of this work relates elaboration of anisotropic objects. Further, a new approach is proposed: forced hydrolysis in polyol medium assisted by applying a magnetic field. This type of synthesis leads to akaganeite β7&eOOH nanowires and spinel oxides nanoparticles. A relative mild reduction (300 °C) of akaganeite nanowires allows to obtain spinels phase with same morphology and magnetic properties in agreement with the chemical composition and the particles nanoscale (superparamagnetic behavior with blocking temperaturenear 300 K, high Ms and Hc dependent on the nature of the M element in the spinel MFe2O4, high in the case of cobalt and low for nickel and iron)
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Oyarzún, Medina Simón. „Spintronics in cluster-assembled nanostructures“. Thesis, Lyon 1, 2013. http://www.theses.fr/2013LYO10166/document.
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Dans les dernières années, la miniaturisation progressive des dispositifs de stockage magnétique a rendu nécessaire de comprendre comment les propriétés physiques sont modifiées par rapport à l'état massif lorsque les dimensions sont réduites à l'échelle nanométrique. Pour cette raison, une méthode précise de préparation et caractérisation de nanostructures est extrêmement importante. Ce travail se concentre sur les propriétés magnétiques et de transport de nanoparticules de cobalt incorporées dans des matrices de cuivre. Notre dispositif expérimental nous permet de contrôler indépendamment la taille moyenne des agrégats, la concentration et la composition chimique. La production des agrégats de cobalt est basée sur la pulvérisation cathodique et l'agrégation dans la phase gazeuse. Cette source permet de produire des agrégats dans une large gamme de taille, de un à plusieurs milliers d'atomes. Dans un premier temps, nous avons étudié le rôle des interactions entre particules dans les propriétés de transport et magnétiques, en augmentant la concentration des nanoparticules de cobalt (à partir de 0.5 % à 2.5 % et 5 %). Nos résultats démontrent les précautions nécessaires et constituent une base solide pour de futures études sur les propriétés spintroniques des systèmes granulaires. Dans le but de décrire les propriétés magnétiques intrinsèques d'agrégats, nous avons préparé des échantillons fortement dilués (_0.5%) pour différents diamètres d'agrégats de 1.9 nm à 5.5 nm. Nous avons constaté que les propriétés magnétiques sont dépendantes de la taille. L'utilisation d'une caractérisation magnétique complète, sensible à la variation de l'anisotropie magnétique efficace, nous montre que l'anisotropie magnétique est dominée par les contributions de la surface ou de la forme des nanoparticulesIn the last years, the progressive miniaturization of magnetic storage devices has imposed the necessity to understand how the physical properties are modified with respect to the bulk when the dimensions are reduced at the nanometric scale. For this reason an accurate method of preparation and characterization of nanostructures is extremely important. This work focuses on the magnetic and transport properties of cluster-assembled nanostructures, namely cobalt nanoparticles embedded in copper matrices. Our setup allows us to independently control the mean cluster size, the concentration and the chemical composition. The cobalt cluster production is based on magnetron sputtering and gas phase aggregation. The performance of the source permits a wide range of cluster masses, from one to several thousand atoms. As a first step we studied the role of inter-particle interactions in the transport and magnetic properties, increasing the cobalt nanoparticle concentration (from 0.5% to 2.5% and 5%). Our results demonstrate the necessary precautions and constitute a solid basis for further studies of the spintronic properties of granular systems. Finally, in order to describe the intrinsic magnetic properties of cluster-assembled nanostructures, we prepared strongly diluted samples (_0.5%) for different cluster sizes from 1.9 nm to 5.5 nm. We found that the magnetic properties are size-dependent. Using a complete magnetic characterization, sensitive to the change in the effective magnetic anisotropy, we show that the magnetic anisotropy is dominated by the contributions of the surface or of the shape of the nanoparticles
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Han, Shuaiyuan. „Supramolecular Janus nanorods formed by self-assembly of polymers in aqueous medium“. Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2019. http://www.theses.fr/2019SORUS140.
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Contrôler la forme et la structure des nanoparticules est utile dans le cadre de nombreuses applications. L’objectif de cette étude était de déterminer si et comment la liaison hydrogène peut être utilisée pour contrôler la forme et la structure fine de nanoparticules de polymère formées dans l'eau par auto-assemblage. Les principaux effets démontrés sont les suivants. (1) Des particules cylindriques très stables d'une longueur de plusieurs centaines de nanomètres et d'un diamètre monodisperse de 10 nm peuvent être obtenues dans l'eau par auto-assemblage de polymères hydrophiles décorés par un motif penta-urée. Aucun domaine hydrophobe particulier n'est requis pour sa stabilité. (2) La structure de l'espaceur reliant le motif associatif au polymère a un effet précédemment sous-estimé sur la longueur des particules cylindriques. (3) Un motif associatif par liaisons hydrogène peut être associé à un polymère thermosensible, pour former des particules cylindriques à température ambiante mais qui se désassemblent à des températures plus basses. (4) Des particules cylindriques Janus (c'est-à-dire des particules non-centrosymétriques, allongées, avec deux faces de compositions différentes) peuvent être obtenuesControlling the shape and the structure of nanoparticles is useful in the context of many applications. The objective of this study was to determine if and how hydrogen bonded self-assembly in water can be used to control the shape and the fine structure of polymer nanoparticles. The main effects that were demonstrated are the following. (1) Very stable rod-like particles with a length of several hundreds of nanometers and a monodisperse diameter of 10 nm can be obtained in water by self-assembly of hydrophilic polymers decorated by a penta-urea sticker. No obvious hydrophobic domain is required for its stability. (2) The structure of the spacer connecting the sticker to the polymer has a previously underestimated effect on the length of the nanorods. (3) The control of the shape of the nanoparticles by a hydrogen bonded sticker can be combined with the thermo-responsiveness of the polymer, so that the nanorods formed at room temperature disassemble at lower temperatures. (4) It is possible to prepare Janus nanorods (i.e. non-centrosymmetric rod-like particles with two sides of different compositions) by using unsymmetrical and complementary tris-urea stickers in water. The Janus topology is obtained independently of the actual polymers used. The versatility and scalability of this approach allows to investigate the rich properties that can be predicted for such easily functionalizable nano-objects. In particular, we show these Janus nanorods are superior stabilizers for oil in water emulsions
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Chaudan, Elodie. „Développement de nanoémetteurs polarisés pour leur application comme sondes d'orientation“. Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLX063/document.
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Les nanoparticules luminescentes sont particulièrement étudiées pour leur application dans les systèmes d’éclairages ou comme sondes en bio-imagerie. Parmi elles, les nanoparticules anisotropes de matrices cristallines dopées par des ions lanthanides présentent une émission polarisée, qui dépend de la symétrie des sites des ions émetteurs. Le lien entre direction de polarisation et axes cristallins des nanocristaux permet de déterminer leur orientation, et peut donc être exploité pour suivre l'orientation d’objets ou pour caractériser la déformation de milieux hôtes.Les objectifs de ce doctorat ont été de s’intéresser aux origines fondamentales de l’émission polarisée de nanobâtonnets de phosphate de lanthane dopés par des ions europium trivalents (LaPO4:Eu) et d’utiliser la luminescence polarisée à des mesures d’orientation.Dans une première partie, les nanobâtonnets de LaPO4:Eu ont été synthétisés puis alignés sous forme des films orientés. La luminescence de ces films a permis de suivre avec précision la transition de phase de la matrice hôte, de sa structure hexagonale à une structure monoclinique ; et de mettre en évidence la présence de défauts structuraux. La polarisation des spectres de luminescence a ensuite été étudiée. Les taux de polarisation mesurés sont plus élevés pour la phase monoclinique que pour la phase hexagonale. La sensibilité du spectre de polarisation au milieu diélectrique qui les entoure a été mise en évidence.La seconde partie de cette étude porte sur l’utilisation de la polarisation des nanobâtonnets de LaPO4:Eu pour déterminer leur orientation. La connaissance des spectres polarisés des films parfaitement alignés a permis de déterminer le paramètre d’ordre d’une suspension de nanobâtonnets désordonnés en écoulement dans un canal microfluidique puis d’estimer le taux de cisaillement de cet écoulement. Notre étude a permis de préciser quantitativement les conditions dans lesquelles l’utilisation de la luminescence polarisée comme sonde locale du taux de cisaillement d’un écoulement est valideLuminescent nanoparticles have been studied for their applications in lighting devices or as probes in biology. Among these nanoparticles, the anisotropic crystals doped with lanthanides ions emit linearly polarized light. The relation between the polarized directions and the crystallographic axis of the nanocrystals allow determining their 3D orientation, which could be an asset to track objects or to characterize flows.The purposes of this thesis were to investigate the origin of the polarized light of nanorods of lanthanum phosphate doped with europium ions (LaPO4:Eu) and to apply this polarized light to determine their orientation.First, nanorods of LaPO4:Eu are synthesized and aligned to prepare oriented films. The phase transition of the LaPO4 matrix is investigated, from the hexagonal to the monoclinic structure. The luminescence is used to track precisely the transition and show the presence of structural defects. Then the polarized spectra are observed. The polarization degrees of the monoclinic phase are higher than those of the hexagonal one. The sensitivity of the polarization with the dielectric medium is also shown.Then, the polarized light is used to determine the orientation of the nanorods. The knowledge of the polarized spectra along he nanorods axis and perpendicularly to it is used to calculate the order parameter of disoriented nanorods in a microfluidic channel and then to estimate the shear rate of the flow. Our study allows quantifying the conditions in which the nanorods can be used as probes to measure the local shear rate
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Tallet, Clémence. „Nanocomposites plasmoniques anisotropes à base de copolymères à blocs et de nanoparticules d’or“. Thesis, Bordeaux 1, 2012. http://www.theses.fr/2012BOR14637/document.
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La nanochimie et l’auto-assemblage sont des voies prometteuses de fabrication de matériaux nanostructurés aux propriétés optiques innovantes dans le domaine visible. Dans cette étude, des nanocomposites plasmoniques anisotropes sont formulés en introduisant sélectivement des nanoparticules métalliques dans des phases ordonnées de copolymères diblocs symétriques selon différentes stratégies d’incorporation. Pour la stratégie de post-incorporation, des nanoparticules d’or présynthétisées en milieu aqueux sont introduites sélectivement dans des phases pré-ordonnées d’un copolymère dibloc amphiphile. L’incorporation directe consiste àmélanger des nanoparticules d’or présynthétisées et un copolymère dibloc dans un solvant commun.La synthèse in situ de nanoparticules consiste à réduire des précurseurs métalliques préalablement introduits dans un des deux blocs d’un copolymère via une étape de réduction. Nous étudions, en particulier, comment la taille des nanoparticules d’or et leur fraction volumique influencent la nanostructure et les propriétés optiques de ces films nanocomposites. La morphologie des films macroscopiques est étudiée par microscopie électronique à transmission et diffusion des rayons Xaux petits angles. Les films minces de nanocomposites sont caractérisés structurellement parmicroscopie à force atomique, microscopie électronique à transmission et réflectivité des rayons X. Les indices optiques déterminés par ellipsométrie spectroscopique peuvent être décrits par un modèle de Maxwell-Garnett, prenant éventuellement en compte de façon phénoménologique les effets de couplage entre nanoparticules d’orNanochemistry and self-assembly are promising ways to fabricate nanostructuredmaterials with innovative optical properties for visible light. In this work, anisotropic plasmonicnanocomposites are formulated by selectively introducing metallic nanoparticles in ordered phasesof symmetric dibloc copolymers with different strategies. For the strategy of post-incorporation, presynthesizedgold nanoparticles in aqueous medium are selectively introduced in pre-ordered phasesof an amphiphilic dibloc copolymer. Direct incorporation consists in mixing pre-synthesized goldnanoparticles and dibloc copolymer in a common solvent. In situ synthesis of nanoparticles consistsin reducing metallic precursors previously introduced in one of two blocks of a copolymer via areduction step. The influence of the size and the volume fraction of gold nanoparticles on thenanostructure and the optical properties of the nanocomposite films have been particularly studied.Morphology of macroscopic films is studied by transmission electron microscopy and small angle Xrayscattering. The nanocomposite thin films are structurally characterized by force atomicmicroscopy, transmission electron microscopy and X-ray reflectivity. The optical indices obtained byspectroscopic ellipsometry can be described with Maxwell-Garnett models, which can take intoaccount phenomenologically the effects of coupling between gold nanoparticles
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Daffé, Niéli. „Anisotropies and Magnetic Couplings of Texturable Ferrofluids“. Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2016. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2016PA066640.pdf.
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Les ferrofluides sont des suspensions colloïdales de nanoparticules magnétiques dispersées dans un liquide porteur. La possibilité de moduler les propriétés des ferrofluides in situ en appliquant un champ magnétique externe leur procure un fort potentiel d’étude, à la fois d’un point de vue fondamental ou pour des applications industrielles variées. En particulier, les nanospinels de ferrite ferrimagnétiques MFe2O4 (M = Fe2+, Co2+, Mn2+…) sont largement étudiés pour leurs propriétés électriques et magnétiques. Plus spécifiquement, une forte énergie d’anisotropie de ces matériaux à l’échelle nanométrique est requise pour des applications dans le stockage de l’information ou l’hyperthermie pour lesquels ils sont considérés. Une connaissance fine des mécanismes régissant ces propriétés d’anisotropies magnétiques est ainsi primordiale pour la création de nouveaux objets aux propriétés magnétiques contrôlées à l’échelle nanométrique. L’originalité de notre approche consiste à utiliser une technique fine du magnétisme, le dichroïsme magnétique circulaire des rayons X (XMCD) à l’étude des anisotropies et couplages magnétiques des nanospinels composants les ferrofluides. Au cours de cette thèse, nous nous sommes intéressés à différentes stratégies possibles pour induire une forte énergie d’anisotropie aux nanospinels de ferrite par l’utilisation de cobalt. Des nanoparticules de tailles et compositions variées ont été obtenues par différentes voies de synthèse, et nous démontrons que l’anisotropie magnétique de ces systèmes est fortement gouvernée par la symétrie de site du Co2+ en structure spinel qui peut être directement corrélé au processus de synthèse utilisé. Nous nous sommes aussi intéressés à l’ordre et au couplage magnétique de ferrite spinels structurés en coeur-coquille, dont le cœur et la coquille sont réalisés à partir de matériaux aux propriétés magnétiques intrinsèques différentes. Nous montrons ainsi que pour des nanospinels MnFe2O4@CoFe2O4, la très fine coquille formée de CoFe2O4 impose une forte anisotropie magnétique au cœur doux de MnFe2O4. Enfin, nous nous sommes intéressés à une troisième classe de ferrofluide à base de nanospinels, les ferrofluides binaires, constitué d’un mélange physique de ferrofluides aux propriétés magnétiques intrinsèques différentes. Pour de tels systèmes, il est essentiel de préserver le liquide porteur du ferrofluide pour ne pas dénaturer les interactions entre particules existantes. L’un des objectifs de cette thèse fut donc d’étendre la technique du XMCD à l’étude d’échantillons de ferrofluides in situ, dans leur phase liquide ou gelée. Nous avons débuté la conception d’une cellule liquide compatible avec les rayons X mous et un environnement ultra-vide sur la ligne de lumière DEIMOS (SOLEIL) qui est toujours en développementFerrofluids are colloidal suspensions of magnetic nanoparticles dispersed in a carrier liquid. The intimate interaction between the magnetic nanoparticles and the liquid provides a unique system, from both fundamental and industrial application point of views, whose flow and properties can be precisely controlled using an external magnetic field. Magnetic nanoparticles of spinel ferrites MFe2O4 (M = Fe2+, Co2+, Mn2+…) are of particular scientific interest and have been extensively studied for their electrical and magnetic properties. Spinel ferrites find potential applications, notably in storage devices, for computers, or hyperthermia, for cancer treatment, where high magnetic anisotropy energies are required at the nanoscale. However, deeper knowledges of the fine mechanisms playing a significant role on the magnetic anisotropies existing in the nanospinels are necessary to help the creation of rationalized materials with controlled magnetic anisotropies for the requirement of the system. In this thesis, we have used X-ray Magnetic Circular Dichroism (XMCD) as an original approach for probing the magnetic anisotropies and magnetic couplings of nanospinels obtained in ferrofluids. The nanoparticles are iron bearing spinels for which cobalt ions have been introduced in the spinel structure of the nanoparticles as a true makers of magnetic anisotropy. First, magnetic nanospinels have been synthesized by tuning their size and composition and using different synthesis processes. XMCD investigations revealed that the coercive field of the nanospinels is governed by the concentration of Co2+ ions sitting in octahedral sites of the spinel structure, and this can be directly linked to some synthesis parameters. Then, we have investigated core@shell nanoparticles, which can be synthesized with an appropriate choice of magnetic anisotropies for the core and the shell in order to tailor optimal magnetic properties. In the case of MnFe2O4@CoFe2O4, our findings reveal that the very thin CoFe2O4 shell imposes a strong magnetic anisotropy to the otherwise very soft MnFe2O4 core. The other class of ferrofluids that has been investigated during this thesis are binary ferrofluids that are constituted of two different types of magnetic nanoparticles. For such systems, the carrier liquid must be preserved to understand the magnetic interactions in the ferrofluid as they are. Another motivation of this thesis was thus to extend XMCD to the in situ investigation of the nanospinels dispersed in ferrofluids. We have been started a liquid cell development in the DEIMOS beamline at SOLEIL. The setup is still in progress and is aimed at being compatible with soft X-Rays short penetration depth and ultra-high vacuum environment. Hard X-ray photon-in/photon-out spectroscopy coupled to XMCD (1s2p RIXS-MCD) can be a very valuable alternative to soft X-ray XMCD at K-edge of 3d elements when liquid cell sample environment is required. The instrumental development of a liquid cell used with 1s2p RIXS-MCD spectroscopy allowed us to investigate the nanoparticles directly in the ferrofluids revealing interparticles magnetic couplings in binary ferrofluids
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Robert, Anthony. „Étude du couplage magnétique dans des nanoparticules bimétalliques de FeRh et de CoTb“. Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSE1309/document.
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L'enregistrement magnétique sur disque dur est aujourd'hui le moyen le plus fiable pour stocker l'information. L'enregistrement perpendiculaire magnétique a permis de multiplier par dix la densité de stockage par rapport à l'enregistrement longitudinal. Mais cette diminution de la taille des bits d'information se heurte à une limite physique, dite « limite superparamagnétique », qui correspond à une instabilité thermique de l'aimantation. Afin de repousser cette limite, il convient donc de fabriquer des bits avec une forte anisotropie. Mais plus les grains ont une grande anisotropie magnétique plus le champ nécessaire pour l'écriture doit être important. L'intérêt d'avoir un matériau aux propriétés magnétiques ajustables prend ainsi tout son sens. En utilisant des matériaux aux énergies d'anisotropies facilement modifiables, il n'est donc pas nécessaire de faire évoluer les têtes d'écriture. C'est dans cette optique que nous avons choisi d'étudier deux systèmes bimétalliques. Le premier est un alliage entre un métal de transition (Co) et une terre-rare lourde (Tb). Le deuxième système combine un métal de transition (Fe) et un métal magnétiquement polarisable (Rh). Dans ce travail, nous présenterons les résultats obtenus sur des nanoparticules de Co80Tb20 et de Fe50Rh50 de moins de 10 nm de diamètre, préparées par MS-LECBD (« Mass Selected Low Energy Cluster Beam Deposition »). Les échantillons, sous forme de multicouches, sont obtenus par dépôts séquentiels d'agrégats et de _lm de carbone. Dans un premier temps, une caractérisation structurale (dispersion de taille, morphologie, composition, structure cristallographique) par microscopie électronique a été réalisé pour les deux systèmes. Dans un second temps, nous avons étudié les propriétés magnétiques de ces agrégats par magnétométrie SQUID et dichroïsme magnétique circulaire (x-ray magnetic circular dichroism (XMCD)). Nous verrons, dans le cas du CoTb, que la réduction de taille entraine de profonds changements de ses propriétés par rapport au massif, notamment au niveau du couplage entre les sous-réseaux magnétiques de Co et de Tb. Dans le cas du FeRh, après avoir montré qu'un traitement thermique permet d'obtenir des agrégats chimiquement ordonnées B2, nous verrons l'influence des effets de taille sur la transition métamagnétique caractérisant cet alliageThe magnetic data storage is the most reliable way to store information. The perpendicular recording multiplied the storage density by ten with respect to the longitudinal recording. However, this reduction in the size of the information bits comes up against a physical limit, called the "superparamagnetic limit", which corresponds to a thermal instability of the magnetization. In order to push back this limit, it is therefore necessary to manufacture bits with strong anisotropy. But the more the grains have a large magnetic anisotropy the greater the field needed for writing must be. Thus, it's a great advantage of having a material with adjustable magnetic properties. By using materials with easily modifiable anisotropy energies, it is therefore not necessary to change the writing heads. It is with this in mind that we have chosen to study two bimetallic systems. The first is an alloy between a transition metal (Co) and a heavy earth-rare (Tb). The second system combines a transition metal (Fe) and a magnetically polarizable metal (Rh). In this work, we present results obtained on nanoparticles of Co80Tb20 and Fe50Rh50 of less than 10 nm in diameter, prepared by MS LECBD ("Mass Selected Low Energy Cluster Beam Deposition"). The samples, in the form of multilayers, are obtained by sequential deposition of nanoparticles and carbon _lm. First, a structural characterization (size dispersion, morphology, composition, crystallographic structure) by electron microscopy was carried out for both systems. Secondly, we have studied the magnetic properties of these nanoparticles by SQUID magnetometry and magnetic circular dichroism (XMCD). We will see, in the case of CoTb that the reduction in size leads to profound changes in its properties with respect to the massif, especially in the coupling between the magnetic sub-lattices of Co and Tb. In the case of FeRh, after having shown that a heat treatment makes it possible to obtain chemically ordered nanoparticles B2, we will see the influence of the size effects on the metamagnetic transition characterizing this alloy
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Khadra, Ghassan. „Magnetic and structural properties of size-selected FeCo nanoparticle assemblies“. Thesis, Lyon 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LYO10145/document.
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Dans ce travail, nous nous sommes intéressés aux propriétés magnétiques intrinsèques (moments et anisotropie magnétiques) de nanoparticules bimétalliques fer-cobalt. Pour cela, des agrégats FeCo dans la gamme de taille 2-6 nm ont été préparés en utilisant la technique MS-LECBD (Mass Selected Low Energy Cluster Beam Deposition) et enrobés en matrice in − situ afin de les séparer, d'éviter leur coalescence pendant les recuits et de les protéger à leur sortie à l'air. Dans un premier temps, les propriétés structurales (dispersion de taille, morphologie, composition, structure cristallographique) ont été étudiées en vue de corréler directement les modifications des caractéristiques magnétiques des nanoparticules, à leur structure et à l'ordre chimique obtenu après traitement thermique haute température. D'autre part, pour mettre en évidence les effets d'alliages à cette échelle, des références d'agrégats purs de fer et de cobalt ont été fabriquées et étudiées en utilisant les mêmes techniques. Par microscopie électronique en transmission à haute résolution, diffraction anomale et absorption de rayons X (high resolution transmission electron microscopy (HRTEM), anomalous x-ray diffraction (AXD) and extended x-ray absorption fine structure (EXAFS), nous avons mis en évidence un changement structural depuis une phase A2 chimiquement désordonnée vers une phase B2 type CsCl chimiquement ordonnée. Cette transition a été validée par nos résultats obtenus par magnétomètrie SQUID et dichroïsme magnétique circulaire (x-ray magnetic circular dichroism (XMCD))Over the past few decades, use of nanostructures has become widely popular in the different field of science. Nanoparticles, in particular, are situated between the molecular level and bulk matter size. This size range gave rise to a wide variety physical phenomena that are still not quite understood. Magnetic nanoparticles are at their hype due to their applications in medical field, as a catalyst in a wide number of chemical reactions, in addition to their use for information storage devices and spintronics. In this work, we are interested in studying the intrinsic magnetic properties (magnetic moments and anisotropy) of FeCo nanoparticles. Thus, in order to completely understand their properties, mass-selected FeCo nanoparticles were prepared using the MS-LECBD (Mass Selected Low Energy Cluster Beam Deposition) technique in the sizes range of 2-6 nm and in − situ embedded in a matrix in order to separate them, to avoid coalescence during the annealing and to protect during transfer in air. From a first time, the structural properties (size, morphology, composition, crystallographic structure) of these nanopar- ticles were investigated in order to directly correlate the modification of the magnetic properties to the structure and chemical ordering of the nanoparticles after high temperature treatment. In addition to the bimetallic FeCo nanoparticles, reference Fe and Co systems were also fabricated and studied using the same techniques. The structural properties were investigated using high resolution transmission electron microscopy (HRTEM), anomalous x-ray diffraction (AXD) and extended x-ray absorption fine structure (EXAFS) where a phase transition from a disordered A2 phase to a chemically ordered CsCl B2 phase was observed and further validated from the magnetic findings using SQUID magnetometry and x-ray magnetic circular dichroism (XMCD)
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Canbek, Zeliha Cansu. „Influence de taille et de la structure des germes dans la formation de nanoparticules d’or Anisotropes“. Thesis, Versailles-St Quentin en Yvelines, 2014. http://www.theses.fr/2014VERS0052/document.
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De par leurs nombreuses applications potentielles, de nombreux efforts de recherche ontété poursuivis dans le domaine de la synthèse de nanoparticules. Cependant le mécanisme àl'origine des formes anisotropes de nanoparticules d'or, pour une taille et une structure biendéfinies, reste encore un sujet controverse.L'objectif général de cette thèse est de comprendre l'origine de cette anisotropie, lors dela formation de nanoparticules d'or, en particulier sous la forme de nano-bâtonnets d'or, enphase liquide. Parmi les nombreux procédés de synthèse existants, la "synthèse de particulesanisotropes par croissance à partir de germes" a été retenu, car il permet un contrôle précis dela taille et de la structure des nanoparticules. Lors de la synthèse de nanoparticules, les germesjouent un rôle de précurseur et permettent ainsi de maitriser la structure cristalline desnanoparticules finales. Si le rôle crucial des germes a déjà pu être étudié par différentsgroupes de recherche, une étude systématique sur la genèse de l'anisotropie par rapport à lataille et la structure initale des germes restait à réaliser. Ce travail a ainsi pour objectif derépondrre aux deux questions :i. Comment contrôler la structure cristalline et de la taille des germes?ii. Quelles sont les influences de la taille des germes et de leur structure sur la cinétique dela croissance?Between the ongoing research on various type of nanomaterials to tune the particle sizeand crystal design in nanoscale for their potential applications, anisotropic gold nanoparticleshas attracted the most intention not only because of their divine color but also their enhancedcatalytic activities, optical properties and electrical conductivities. Event though, many effortshave been already made in the field of synthesis of anisotropic gold nanoparticles, withdefined sizes and structures, growth mechanism of many unique anisotropic shapes is still acontroversial subject.Overall objective of this thesis is to understand the origin of anisotropy during theformation of anisotropic gold nanoparticles, especially gold nanorods, in liquid phase. For ourenvisaged aim, between numerous synthetic methods developed for production ofnanoparticles, seed mediated approach is chosen for the fabrication of final anisotropic goldnanoparticles from small seeds which is grown into final nanoparticle later on. During thesynthesis of nanoparticles, those seeds play critical role as precursors to control the yield ofand the crystal structure of final anisotropic nanoparticle. Here we offer a systematical studyon the origin of anisotropy with respect to “seed size” and “crystal morphology”. Since thesesmall particles are the genesis of anisotropic metal nanoparticle synthesis, in this thesis weanswer following questions to explain the origin of anisotropy;i. How to control the crystal structure and the size of the seeds?ii. What are the influences of controlled seed size and structure on the kinetics ofnanoparticle growth?
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Gallician, Guillaume. „Effets d'anisotropie dans la photo-ionisation induite par laser ultracourt de molécules et de nanomatériaux isolés en phase gazeuse“. Thesis, université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPASF018.
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La photo-ionisation intervient lorsqu’une espèce chimique interagit avec un rayonnement électromagnétique d’énergie suffisante pour en extraire un électron. Ce phénomène donne lieu à l’éjection d’un photoélectron dont la direction d’émission dépend de la nature exacte de l’interaction qui s’établit entre d’une part le champ électrique et ses caractéristiques principales (intensité, polarisation, énergie de photon) et d’autre part l’espèce chimique et ses propriétés (niveaux d’énergie, symétrie des états électroniques initiaux et finaux, ou encore taille du système).Dans cette thèse, les anisotropies de photo-ionisation d’espèces chimiques de différentes échelles ont été étudiées : molécules de dizaines d’atomes, agrégats de centaines d’atomes et nanoparticules de dizaines de milliers d’atomes. L’ionisation a été réalisée sur ces espèces chimiques isolées en phase gazeuse, en jet moléculaire sous vide, ainsi étudiées sans interaction avec un milieu extérieur afin de remonter directement à la nature de l’interaction entre l’espèce chimique d’intérêt et le champ laser. Des lasers pulsés femtoseconde ont été utilisés (1 fs = 10⁻¹⁵ s) de longueur d’onde 266, 400 ou 800 nm et d’une intensité jusqu’à 10¹⁴ – 10¹⁵ W.cm⁻². Une source issue de génération d’harmoniques d’ordre élevé a également été utilisée pour sonder la dynamique d’ionisation des agrégats d’argon. L’anisotropie d’émission a été enregistrée par un spectromètre imageur de vitesse.Les objectifs visés ont été différents pour chaque échelle d’espèce chimique :- Dans le cas des molécules, une attention particulière a été portée à l’observation du dichroïsme circulaire de photoélectrons, qui se manifeste lors de l’ionisation de molécules chirales avec un champ électrique polarisé circulairement. L’émission du photoélectron référencée à la direction de propagation du champ électrique a une préférence pour l’avant ou pour l’arrière selon l’énantiomère irradié. Cette préférence s’inverse lorsque la polarisation circulaire passe de gauche à droite. L’anisotropie informe ici sur la chiralité de la molécule.- Dans le cas des nanoparticules, le diamètre des nanoparticules étudiées (~100 nm) est source d’effets optiques complexes avec les champs utilisés (λ = 266 ou 800 nm) pouvant aboutir à une nanofocalisation du champ électrique du côté non irradié de la nanoparticule et y engendrer une augmentation importante du champ électrique. L’anisotropie d’émission des photoélectrons dépend de l’intensité de ce phénomène et de la possibilité d’écrantage par la face directement irradiée de la nanoparticule. Cependant, une forte anisotropie a aussi été constatée pour les photo-ions, dépendant fortement de l’ion éjecté. Afin de découvrir les paramètres physico-chimiques impliqués dans la direction de photoémission des particules chargées, l’influence de plusieurs de ces paramètres a été étudié : intensité du champ sur cible, longueur d’onde du laser ou encore nature chimique de la nanoparticule (tryptophane, chlorure de sodium, dioxyde de silicium).- Dans le cas des agrégats, les expériences menées ont visé à décrire la nature du processus d’ionisation, direct ou via des états résonants. Pour cela nous avons observé la dépendance angulaire du délai de photo-ionisation dans des agrégats d’argon de taille contrôlée. Cela a été réalisé en collaboration avec l’équipe de Pascal Salières du LIDYL. La mesure de délais de photo-ionisation a été réalisée à l’aide d’interféromètre de type RABBIT (Reconstruction of Attosecond Beatings By Interference of Two-photon Transitions).Nous avons pu observer diverses origines d’anisotropie d’ionisation évoluant principalement avec l’échelle de taille de l’objet considéré. Pour les molécules, elle est gouvernée par les états électroniques discrets, pour les agrégats par un pseudo-continuum d’états couplés et pour les nanoparticules, nous avons observé un effet de couplage optique et chimiqueWhen the photon energy of an electromagnetic wave is large enough, its interaction with a chemical species can extract an electron. The angular distribution of the resulting photoelectron carries information on both the characteristics (intensity, polarization, photon energy) of the electromagnetic field and the properties (energy levels, final and initial states symmetries, or size of the system) of the chemical species.In this work, the ionization anisotropies of chemical species of various sizes have been studied: molecules with tens of atoms, clusters carrying hundreds of atoms and nanoparticles formed with tens of thousands of atoms. The ionization was performed on gas phase isolated species in molecular beams. This gives access to intrinsic behaviours, i.e. in absence of any perturbation by an environment. Hence, direct information is provided about the specific nature of the interaction between the chemical species and the laser field.Femtosecond pulsed laser (1 fs = 10⁻¹⁵ s) were used with wavelength of 266, 400 or 800 nm and intensities up to 10¹⁴ – 10¹⁵ W.cm⁻². A High Harmonic Generation source has also been used to probe ionization dynamics in argon clusters. Anisotropy of emission has been recorded by a Velocity Map Imaging spectrometer (VMI).The central interest is not same for species of different size and nature:- For molecules, we have focused on the observation of the photoelectron circular dichroism observed in chiral molecules upon ionization with a circularly polarized light. The photoelectron emission is favored in the direction of propagation of the electromagnetic field or in the reverse direction, according to the enantiomer that is studied.- Complex optical effects have been observed with nanoparticles, depending on their diameter (~100 nm) and the photon wavelength used (λ = 266 or 800 nm). For example, nanofocusing of the electric field has been observed on the non-irradiated face of nanoparticles, thus causing a localized strong rise of the electric field. The emission direction of photoelectrons depends on the intensity of this phenomenon compared to the capability of shadowing of the irradiated face of nanoparticles. However, a strong anisotropy has also been noticed for photoions, depending strongly on the chemical nature of the ion. In order to shed light on the different physico-chemical setup involved in the photoemission direction of ions and electrons, the effect of some of these setup has been studied : electric field intensity on target, wavelength, or chemical nature of the nanoparticle (tryptophane, sodium chloride, silicon dioxide).- The point with clusters is to describe the nature of the ionization process, whether it is direct or indirect through resonant intermediate states. To this end, we have looked at the angular dependence of the photoionization delay in argon aggregates of controlled sizes. This has been realized in collaboration with the group of Pascal Salières at LIDYL. Photoionization delays were measured using a RABBIT interferometer (Reconstruction of Attosecond Beatings By Interference of Two photon Transitions).In a nutshell, different sources of anisotropy were unraveled. Their nature mostly depends on the size of the chemical species. With molecules, it is governed by discrete electronic states, with clusters by a pseudo-continuum of coupled states and with nanoparticles by a combination of optical and chemical effects
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Manchon, Delphine. „Réponse optique de nano-objets uniques anisotropes : de l’or aux métaux de transition“. Thesis, Lyon 1, 2012. http://www.theses.fr/2012LYO10172/document.
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La réponse optique de nanoparticules (NPs) de métaux nobles est dominée par une résonance géante diterésonance de plasmon de surface (RPS), très sensible à la taille, la morphologie et l’environnement diélectriquedes NPs. Elle est étudiée sur des NPs individuelles grâce à un dispositif de Spectroscopie à Modulation Spatiale(SMS) permettant d’accéder à leur section efficace d’extinction absolue sur un large domaine spectral (300-900nm) en corrélation avec leur morphologie observée indépendamment par microscopie électronique àtransmission (MET) ou à balayage (MEB).Mon travail de thèse a d’abord consisté à développer un nouveau dispositif afin de mesurer l’extinction et de ladiffusion d’un même nano-objet unique, donnant ainsi accès à des mesures quantitatives de la section efficace dediffusion moyennant une connaissance a priori du diagramme angulaire de répartition de la lumière diffusée.La seconde partie concerne des études optiques (expérimentales et théoriques) et structurales (MET ou MEB) denano-objets exotiques. Tout d’abord, une étude systématique réalisée sur un grand nombre de bipyramides d’orélaborées par voie chimique a montré que leur RPS, située dans le rouge, est extrêmement sensible à leurmorphologie et à leur environnement, ce qui en fait des candidats de choix pour des capteurs biologiques. Parailleurs, l‘émergence d’une RPS induite par couplage plasmonique a été mis en évidence sur des nano-antennesnanolithographiées à base de métaux de transition (Pd, Pt, Cr). Ces résultats ouvrent des perspectivesd’applications nouvelles en élargissant la plasmonique à des métaux aux propriétés chimiques très variées(photo-catalyse, magnéto-optique)The optical response of noble metal nanoparticles (NPs) are known to be dominated by the Localized SurfacePlasmon Resonance (LSPR), which is highly sensitive to the size of the NPs, their shape and their environment.This optical response can be studied on single nanoparticles thanks to a highly sensitive setup based on theSpatial Modulation Spectroscopy (SMS) which gives access to their absolute extinction cross-section on a widespectral range (300–900 nm). Moreover, the morphology of the same objects studied in optics is characterized bya direct observation in Transmission or Scanning Electron Microscopy (TEM or SEM).In this work, a new setup allowing the measurement of both the extinction and the scattering of a single nanoobjecthas been developed. This technique allows a quantitative measurement of the scattering cross-sectionprovided the angular distribution of the scattered light by the NP is known.The second part is related to experimental and theoretical optical studies and morphological observationsthrough TEM and SEM of exotic nano-objects. First, a systematic study performed on a large number of goldbipyramids, chemically elaborated, has shown that the LSPR located in the red is highly sensitive to theirmorphology and to the environment. Thus, these objects can likely be used as biological sensors. In addition,emergence of a resonance induced by plasmon coupling has been evidenced on lithographed nano-antennasbased on transition metal (Pd, Pt, Cr) for which no LSPR is usually expected. This opens up prospects for novelapplications by extending the field of plasmonics to metals of various chemical properties (photocatalysis,magneto-optics)
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Muro, Cruces Javier. „Improved synthesis routes and coating approaches of anisotropic magnetite nanoparticles for theranostics“. Doctoral thesis, Universitat Autònoma de Barcelona, 2019. http://hdl.handle.net/10803/669374.
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Esta tesis aborda la síntesis, caracterización y funcionalización de nanoestructuras magnéticas biocompatibles y anisótropas de óxido de hierro (Fe3O4) para su aplicación en diagnóstico biomédico mediante imagen de resonancia magnética (MRI) y uso terapéutico en dos modalidades de hipertermia: magnética y fototérmica. Para ello, se escogieron dos tipos de estructuras: nanocubos y nanorods. Para sintetizar los nanocubos, se probaron varios métodos ya publicados. Sin embargo, ninguno de ellos proporcionó resultados completamente satisfactorios en cuanto a monodispersión de tamaños, reproducibilidad, pureza de fase, alta cristalinidad y definición de forma. Por ello, desarrollamos una estrategia nueva basada en la introducción de oleato de sodio y una mezcla de disolventes que permitían el control de la temperatura de reflujo y la polaridad del medio, lo que además mejoró la estabilidad química del entorno en el que tenía lugar el crecimiento, dando lugar a una síntesis más reproducible. Estos resultados mostraron el éxito a la hora de producir partículas cúbicas en un rango de tamaños muy amplio, con unas excelentes propiedades y reproducibilidad. En cuanto a los nanorods, la síntesis fue especialmente complicada, ya que la estructura cúbica del Fe3O4 dificulta la formación de morfologías tan alargadas. De entre todos los procedimientos probados, solo la síntesis solvotermal dio buenos resultados. Para tener un mejor control sobre el tamaño y la relación de aspecto, se desarrollaron nuevas estrategias basadas en el ajuste de la presión y del ratio entre surfactantes. La superficie de las partículas sintetizadas es hidrófoba y por tanto fue necesario modificarla para que éstas pudieran dispersarse en medios biológicos. Además, el recubrimiento de las partículas debería proporcionar grupos funcionales para conjugar biomoléculas y así dirigirlas contra células malignas. Se probaron varias estrategias y los resultados mostraron que, a pesar de que la repulsión electrostática puede ser suficiente para estabilizar nanopartículas pequeñas o no magnéticas, en nuestro caso era necesario combinarla con impedimento estérico para evitar la agregación irreversible. Con este fin, se desarrolló un nuevo procedimiento de encapsulación basado en la formación de bicapas lipídicas que, a pesar de dar resultados prometedores, fue descartado finalmente al tener en cuenta el tiempo que se necesitaría para optimizar completamente todo el protocolo. En su lugar, se usó un procedimiento basado en la encapsulación con copolímeros anfipáticos, que también dio unos resultados excelentes, garantizando la estabilidad coloidal en entornos biológicos. El potencial biomédico de las partículas se evaluó primero como herramienta diagnóstica midiendo el contraste T2 para resonancia magnética de partículas de diferentes tamaños y formas, resaltando el mayor contraste de las nanopartículas
anisótropas respecto a las isótropas (esferas). En cuanto al uso terapéutico, se evaluó también el potencial de las partículas en hipertermia magnética. Los resultados mostraron una buena capacidad de calentamiento a pesar de las suaves condiciones que usamos en nuestro estudio. Además, gracias a un amplio estudio espectroscópico teórico y experimental, se vio que las nanopartículas de Fe3O4 son adecuadas para fototermia, sobre todo en la segunda ventana biológica del infrarrojo cercano (1000-1350 nm). Esta región espectral es especialmente interesante porque permite la aplicación de mayores potencias de irradiación y tiene una mayor penetración en los tejidos humanos. A 1064 nm se consiguieron eficiencias de calentamiento óptico similares a los mejores agentes fototérmicos. Además, se aprovecharon las anisotropías magnética y óptica para medir la temperatura local en tiempo real mediante un método relativamente nuevo. Los experimentos in vitro usando células tumorales HeLa demostraron que las nanopartículas son internalizadas fácilmente y que no son tóxicas para concentraciones inferiores a 4 mM de hierro y que la fototermia usando nanocubos de Fe3O4 es una terapia excelente para destruir células tumorales.This thesis tackles the synthesis, characterisation and functionalisation of biocompatible anisotropic iron oxide (Fe3O4) magnetic nanostructures for their application in biomedical diagnosis by means of magnetic resonance imaging (MRI) and therapy by two different modalities of hyperthermal therapy: magnetic fluid hyperthermia and photothermia. Two different types of structures were chosen for these purposes: nanocubes and nanorods. Several approaches published in literature were tested to synthesize the nanocubes. However, none of them rendered fully satisfactory results in size monodispersity, reproducibility, phase purity, high crystallinity and well-defined shape. Thus, we developed a new strategy based on the introduction of sodium oleate and a solvent mixture enabling the control of the reflux temperature and the polarity of the medium, which also resulted in an improvement of the chemical stability of the growth environment, leading to a more reproducible synthesis. The results demonstrate the successful synthesis of highly cubic particles in a very broad size range, with excellent properties and reproducibility. Concerning the nanorods, their synthesis was particularly challenging since the cubic crystal structure of Fe3O4 complicates the formation of such elongated morphologies. Among all the tested procedures, only the solvothermal synthesis provided good results. To have a better control on the size and aspect ratio new approaches based on adjusting the pressure and surfactants have been developed. The surface of the freshly synthesized particles is hydrophobic and therefore it was necessary to modify the surface to make them dispersible in biological media. In addition, the coating should provide functional groups to attach biomolecules for targeting malignant cells. Several approaches were tested and the results showed that, despite electrostatic repulsion can be enough to stabilize smaller or non-magnetic nanoparticles, in our case it was necessary to combine it also with steric hindrance to avoid irreversible aggregation. For this purpose, a novel procedure based on the formation of a lipid bilayer coating was developed which, despite providing promising results, was eventually discarded considering the time that would be required to fully optimise the protocol. Instead, a procedure based on the coating with amphiphilic copolymers was used, which also provided excellent results, ensuring colloidal stability in biological environments. The biomedical potential of the particles was evaluated first as a diagnostic tool by measuring the MRI T2 contrast of particles of different sizes and shapes, evidencing the enhanced contrast of anisotropic nanoparticles with respect to isotropic ones (spheres). In terms of therapy, the potential of the particles in terms of magnetic hyperthermia was also evaluated. The results showed the good heating capacity of the particles despite the mild conditions used in our study. In addition, thanks to a comprehensive theoretical and experimental spectroscopic study, it was established that Fe3O4 nanoparticles are suitable for photothermia, particularly in the near infrared second biological window (1000-1350 nm). This spectral range is especially appealing because it allows the application of higher powers and has a deeper penetration in human tissues. At 1064 nm were measured some heating efficiencies similar to the best photothermal agents. In addition, the magnetic and optic anisotropies were exploited for a relatively new approach for in situ local temperature sensing. The in vitro experiments using HeLa cancerous cells demonstrated that the nanoparticles are easily internalized and are not toxic for concentrations below 4 mM Fe and that photothermia using Fe3O4 nanocubes at 1064 nm is an excellent therapy for destroying cancerous cells.
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Abdul, Latiff Hawa Alima Binti. „Magnetic anisotropy and coercivity of tetragonally distorted spinel ferrite particles via the Jahn-Teller distortion and the magnetoelastic coupling“. Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAY005.
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Cette étude propose l'idée des aimants dits de ferrite tétragonale en rendant la symétrie cristalline des ferrites de spinelle cubique afin d'améliorer l'anisotropie magnétique (et donc, d'améliorer la coercivité). Pour concrétiser cette idée, nous avons synthétisé des particules (Cu, Co) -ferrite à distorsion tétragonale et caractérisé systématiquement les propriétés magnétiques en conséquence avec leurs distorsions de réseau. Les facteurs intrinsèques et extrinsèques contribuant à la coercivité ont été étudiés. Pour élucider l'anisotropie magnétique, nous avons démontré un modèle de couplage physique de l'effet Jahn-Teller (JT) et de l'effet magnétoélastique (ME) au sein de la théorie phénoménologique. Ensuite, nous avons effectué une analyse de coercivité dans deux modèles généraux de coercivité afin de clarifier les paramètres de la microstructure contribuant au mécanisme d'inversion de la magnétisation. À partir de l'analyse du modèle magnétoélastique, nous avons démontré l'expression linéaire de l'anisotropie magnétique en utilisant le paramètre tétragonal obtenu à partir de la distorsion JT. Les valeurs du coefficient magnétoélastique pour Cu (B1Cu = 2 MJ / m3) et Co (B1Co = 40 MJ / m3) déduites de la courbe expérimentale étaient acceptables avec la valeur calculée pour le ferrite de cuivre en vrac (B1Cu en vrac = 4 MJ / m3) et le cobalt. ferrite (masse B1Co = 55 MJ / m3). Les résultats suggèrent que l’anisotropie magnétique peut être attribuée au couplage de la distorsion JT avec l’effet magnétoélastique de Co. Au lieu d’une augmentation indéfinie avec x, l’anisotropie magnétique Ku tend à atteindre une valeur de saturation en raison de la concurrence entre les effet magnétoélastique de Co et le JT de Cu. Entre le x tétragonal x = 0,1 et le x cubique = 0,2, les valeurs de Ku constantes d'anisotropie magnétique intrinsèque ne varient pas de manière aussi significative que la différence entre les champs de coercivité et d'anisotropie. La réduction des champs d'anisotropie supérieurs à x = 0,1 peut alors être attribuée à l'augmentation de l'aimantation spontanée. L'analyse de la coercivité au sein du modèle micromagnétique a révélé une contribution importante à la coercivité de la microstructure et de l'effet démagnétisant local. Le paramètre de microstructure αMM = 0,25 obtenu était une valeur classique de l'analyse micromagnétique, suggérant le départ du champ d'anisotropie avec ce facteur de réduction. Les facteurs démagnétisants locaux effectifs NeffMM d’environ 1,4 obtenus étaient plutôt importants, ce qui suggère un effet démagnétisant significatif. Dans l'analyse du modèle global (GM), les valeurs de NeffGM obtenues étaient were 0,38 pour l'échantillon x = 0,1. La valeur négative suggère la présence d'une interaction d'échange agissant efficacement en opposition à l'interaction dipolaire. En deçà de 100 K, une différence dans le modèle suggère l’idée d’un réchauffement local consécutif à l’activation thermique due au changement d’énergie Zeeman et à une dissipation de chaleur inefficace. Cet événement peut avoir conduit à la réduction du champ coercitif à une température suffisamment basse dans l'échantillon x = 0.1 en supposant que les grains sont fortement couplés en échangeThis study proposes the idea of the so-called tetragonal ferrite magnets by rendering the crystal symmetry of the cubic spinel ferrites to enhance the magnetic anisotropy (and hence, enhance the coercivity). To realize this idea, we synthesized tetragonally distorted (Cu,Co)-ferrite particles and systematically characterized the magnetic properties accordingly with their lattice distortions. The intrinsic and extrinsic factors contributing to coercivity were investigated. To elucidate the magnetic anisotropy, we demonstrated a physical coupling model of the Jahn-Teller (JT) effect and the magnetoelastic (ME) effect within the phenomenological theory. Then, we performed coercivity analysis within two general models of coercivity to clarify the microstructure parameters contributing to the magnetization reversal mechanism. From the magnetoelastic model analysis, we demonstrated the linear expression of the magnetic anisotropy using the tetragonal parameter obtained from the JT distortion. The magnetoelastic coefficient values for Cu (B1Cu = 2 MJ/m3) and Co (B1Co = 40 MJ/m3) deduced from the experimental curve were agreeable with the value calculated for bulk copper ferrite (B1Cu bulk= 4 MJ/m3) and cobalt ferrite (B1Co bulk= 55 MJ/m3). The results suggests that the source of magnetic anisotropy can be attributed to the coupling of the JT distortion with the magnetoelastic effect of Co. Instead of an indefinite increase with x, the magnetic anisotropy Ku tends to reach a saturation value due to the competition between the magnetoelastic effect of Co and the JT effect of Cu. Between the tetragonal x = 0.1 and the cubic x = 0.2 samples, the intrinsic magnetic anisotropy constant Ku values do not vary as significantly compared to the difference in the coercivity and the anisotropy fields. The reduction of anisotropy fields above x = 0.1 then can be attributed to the increase in the spontaneous magnetization.The coercivity analysis within the micromagnetic model revealed significant contribution to the coercivity by the microstructure and the local demagnetizing effect. The microstructure parameter αMM = 0.25 obtained was a classical value in the micromagnetic analysis, suggesting the departure of anisotropy field with this reduction factor. The effective local demagnetizing factor NeffMM of about 1.4 obtained were rather large suggesting a significant demagnetizing effect. Within the global model (GM) analysis, the values of NeffGM obtained were －0.38 for the x = 0.1 sample. The negative value suggests the presence of an exchange interaction acting effectively in opposition to the dipolar interaction. Below 100 K, discrepancy in the GM suggests the idea of a local heating event following the thermal activation due to the change in Zeeman energy and ineffective heat dissipation. This event may have led to the reduction of coercive field at sufficiently low temperature in the x = 0.1 sample assuming the grains are strongly exchange-coupled
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Hillion, Arnaud. „Études des propriétés magnétiques d'assemblées de nanoparticules de Co, FeRh et FeAu“. Thesis, Lyon 1, 2012. http://www.theses.fr/2012LYO10155/document.
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Les nano-aimants se situent à la limite entre le complexe moléculaire et l’état massif. D’un point de vue fondamental, les effets dus à la taille réduite du système et en particulier les effets de surface sont susceptibles de faire apparaitre de nouvelles propriétés. Ces propriétés peuvent être à l’origine de nouvelles applications dans des domaines comme le stockage d’information magnétique, la catalyse, la biotechnologie, le diagnostic médical ou l’énergie. Dans ce travail, des nanoparticules de 1,5 à 5 nm de diamètre ont été synthétisés par low energy cluster beam deposition (LECBD) puis encapsulées dans différentes matrices. Dans un premier temps, des systèmes modèles à base de nanoparticules de Cobalt fortement diluées dans différentes matrice ont été synthétisés dans l’optique de remonter le plus précisément aux propriétés intrinsèques des nano-aimants. La suite de ce travail a consisté à augmenter la concentration en nanoparticules dans ces échantillons afin de caractériser l’influence des interactions sur le comportement magnétique macroscopique des particules. Enfin, après l’élaboration d’outils permettant de déterminer précisément les propriétés de systèmes modèles, ceux-ci ont été appliqués à des systèmes bimétalliques à fort intérêts théorique et applicatif (FeRh et FeAu). Nous avons montré que, après recuit sous ultra-vide, les nanoparticules d’alliage FeRh en matrice de carbone présentent une transition de phase A1 vers B2 sans trace de pollution ni de coalescence. Cette transition a été mise en évidence structurellement par microscopie électronique à transmission haute résolution et magnétiquement par magnétométrie à SQUID et dichroïsme magnétique de rayons XNanomagnets are at the limit between a molecular complex and the bulk state. From a fundamental standpoint, the effects due to the small size of the system and particularly the increasing surface to volume ratio are likely to bring about new properties. Nanoparticles have found numerous applications in areas such as magnetic information storage, catalysis, biotechnology, medical diagnostics and energy. In this work, nanoparticles of 1.5 to 5 nm in diameter were synthesized by low energy cluster beam deposition (LECBD) and encapsulated in different matrices. As a first step, model systems based on cobalt nanoparticles strongly diluted in different matrices were fabricated in order to study more precisely the intrinsic properties of the nanomagnets. The continuation of this work consisted in increasing the concentration of nanoparticles in order to characterize the influence of interactions on the macroscopic magnetic behavior of the particles. Finally, after the development of tools to accurately determine the properties of model systems, these tools have been applied to bimetallic systems of significant theoretical and applicative interest (FeRh and FeAu). In particular, this work shows that after annealing under ultrahigh vacuum, the FeRh alloy nanoparticles in a carbon matrix show a phase transition A1 to B2 with no trace of pollution or coalescence. This transition has been demonstrated structurally by high resolution transmission electron microscopy (HRTEM) and magnetically by SQUID magnetometry and X-ray magnetic dichroism (XMCD)
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Emilsson, Samuel. „Colloidal self-assembly of anisotropic gold nanoparticles“. Thesis, KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH), 2020. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-279095.
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The colloidal self-assembly of plasmonic gold nanoparticles (AuNPs) is of interest to utilize the plasmonic coupling effects that arise between nanoparticles. The enhanced properties of anisotropic AuNPs make them particularly attractive in self-assemblies. Herein, a literature study into the different strategies used to obtain self-assemblies of AuNPs using molecular linkers is presented. The use of nanospheres (AuNS) and nanorods (AuNRs) were mainly reviewed. Thereafter, two different nanobipyramids (AuBPs) were investigated for use in self-assemblies. The concentration of cetyltrimethylammonium bromide (CTAB), which coats the AuNP surface, was manipulated to study the stability of the AuNPs. A stable, meta-stable and non-stable region were identified for the nanoparticles. At low CTAB levels, the AuNPs preferentially assemble end-to-end. The addition of L-cysteine to stable AuNP dispersion induced end-to-end assembly, showing promise as a molecular linker for AuBPs. The addition of excess CTAB stabilized the assemblies over time. The kinetic behaviour of the two AuBPs differed, suggesting the effect of the AuNP shape on the self-assembly kinetics. This study provides a starting point for the development of a robust self-assembly strategy for anisotropic AuNPs by using L-cysteine as a molecular linker.Den kolloidala självsammansättningen av ytplasmoniska guld nanopartiklar (AuNPs) är av intresse för att utnyttja de plasmoniska kopplingseffekterna som uppstår mellan nanopartiklar. De fördelaktiga egenskaperna hos anisotropa AuNP gör dem särskilt intressanta för självsammansättningar. En litteraturstudie har gjorts på de olika strategier som används för att erhålla självsammansättningar av AuNPs med hjälp av molekylära länkar. Användningen av nanosfärer (AuNS) och nanostavar (AuNRs) i självsammansättningar undesöktes huvudsakligen. Därefter undersöktes två olika nanobipyramider (AuBPs) för användning i självsammansättningar. Koncentrationen av cetyltrimetylammonium bromid (CTAB), som täcker AuNP-ytan, manipulerades för att undersöka AuNPs stabilitet. En stabil, meta-stabil och instabil region identifierades för nanopartiklarna. Vid låga CTAB-nivåer sammansätts AuNPs ände-mot-ände. Tillsatsen av L-cystein till stabila AuNP dispersioner inducerade sammansättningar ände-mot-ände, vilket visar L-cysteins potential som en molekylär länk för AuBPs. Tillsatsen av en stor mängd CTAB stabiliserade självsammansättningarna för en längre tid. Det kinetiska beteendet hos de två AuBPs skilde sig, vilket tyder på effekten av AuNP-formen på den självsammansättningskinetiken. Denna studie erbjuder en startpunkt för utvecklingen av en robust självsammansättningstrategi för anisotropa AuNPs genom att använda L-cystein som en molekylär länk.
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Gavrilov-Isaac, Véronica. „Synthèse de nanoparticules magnétiques à énergie d'anisotropie modulable“. Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066439/document.
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Les nanoparticules magnétiques de structure spinelle MFe2O4 (M = Fe, Co, Mn, Zn, Ni...) ont été largement étudiées pour leurs applications variées allant du stockage de l'information aux applications biomédicales. Parmi ces applications, les plus récentes basées sur les propriétés magnétiques dynamiques des nanoparticules sont en pleine expansion et nécessitent des particules magnétiques avec une énergie d'anisotropie contrôlée. L'objectif de cette thèse était de synthétiser des nanoparticules magnétiques avec une énergie d'anisotropie modulable, en associant des matériaux présentant des propriétés magnétiques intrinsèques différentes. Nous avons choisis la synthèse par décomposition thermique à haute température, qui présente l'avantage de former des nanoparticules monodisperses avec une morphologie contrôlée. Afin de développer des propriétés magnétiques originales et moduler l'énergie d'anisotropie des particules, nous avons synthétisé des nanoparticules multicoquilles magnétiques constituées d'un coeur doux (Fe3O4, MnFe2O4, NiFe2O4), d'une coquille dure (CoFe2O4) et d'une deuxième coquille douce pour les particules trimagnétiques. Nous avons montré que le champ coercitif augmente lorsqu'un cœur d'un matériau doux est recouvert avec une coquille d'un matériau dur. Pour les particules MnFe2O4@CoFe2O4@NiFe2O4, l'ajout d'une seconde coquille douce diminue le champ coercitif. La constante d'anisotropie évolue dans le même sens. Deux autres systèmes ont également été synthétisés et comparés à ces multicoquilles. Les ferrites mixtes Co1?xMnxFe2O4, avec x compris entre 0 et 1, et les ferrofluides binaires composés d'un mélange de ferrites MFe2O4 (M = Mn ou Ni) et CoFe2O4Magnetic nanoparticles with spinel structure MFe2O4 (M = Fe, Co, Mn, Zn, Ni...) have been extensively studied for their various applications ranging from magnetic recording to biomeical applications(...)
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Daffé, Niéli. „Anisotropies and Magnetic Couplings of Texturable Ferrofluids“. Thesis, Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066640/document.
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Les ferrofluides sont des suspensions colloïdales de nanoparticules magnétiques dispersées dans un liquide porteur. La possibilité de moduler les propriétés des ferrofluides in situ en appliquant un champ magnétique externe leur procure un fort potentiel d’étude, à la fois d’un point de vue fondamental ou pour des applications industrielles variées. En particulier, les nanospinels de ferrite ferrimagnétiques MFe2O4 (M = Fe2+, Co2+, Mn2+…) sont largement étudiés pour leurs propriétés électriques et magnétiques. Plus spécifiquement, une forte énergie d’anisotropie de ces matériaux à l’échelle nanométrique est requise pour des applications dans le stockage de l’information ou l’hyperthermie pour lesquels ils sont considérés. Une connaissance fine des mécanismes régissant ces propriétés d’anisotropies magnétiques est ainsi primordiale pour la création de nouveaux objets aux propriétés magnétiques contrôlées à l’échelle nanométrique. L’originalité de notre approche consiste à utiliser une technique fine du magnétisme, le dichroïsme magnétique circulaire des rayons X (XMCD) à l’étude des anisotropies et couplages magnétiques des nanospinels composants les ferrofluides. Au cours de cette thèse, nous nous sommes intéressés à différentes stratégies possibles pour induire une forte énergie d’anisotropie aux nanospinels de ferrite par l’utilisation de cobalt. Des nanoparticules de tailles et compositions variées ont été obtenues par différentes voies de synthèse, et nous démontrons que l’anisotropie magnétique de ces systèmes est fortement gouvernée par la symétrie de site du Co2+ en structure spinel qui peut être directement corrélé au processus de synthèse utilisé. Nous nous sommes aussi intéressés à l’ordre et au couplage magnétique de ferrite spinels structurés en coeur-coquille, dont le cœur et la coquille sont réalisés à partir de matériaux aux propriétés magnétiques intrinsèques différentes. Nous montrons ainsi que pour des nanospinels MnFe2O4@CoFe2O4, la très fine coquille formée de CoFe2O4 impose une forte anisotropie magnétique au cœur doux de MnFe2O4. Enfin, nous nous sommes intéressés à une troisième classe de ferrofluide à base de nanospinels, les ferrofluides binaires, constitué d’un mélange physique de ferrofluides aux propriétés magnétiques intrinsèques différentes. Pour de tels systèmes, il est essentiel de préserver le liquide porteur du ferrofluide pour ne pas dénaturer les interactions entre particules existantes. L’un des objectifs de cette thèse fut donc d’étendre la technique du XMCD à l’étude d’échantillons de ferrofluides in situ, dans leur phase liquide ou gelée. Nous avons débuté la conception d’une cellule liquide compatible avec les rayons X mous et un environnement ultra-vide sur la ligne de lumière DEIMOS (SOLEIL) qui est toujours en développementFerrofluids are colloidal suspensions of magnetic nanoparticles dispersed in a carrier liquid. The intimate interaction between the magnetic nanoparticles and the liquid provides a unique system, from both fundamental and industrial application point of views, whose flow and properties can be precisely controlled using an external magnetic field. Magnetic nanoparticles of spinel ferrites MFe2O4 (M = Fe2+, Co2+, Mn2+…) are of particular scientific interest and have been extensively studied for their electrical and magnetic properties. Spinel ferrites find potential applications, notably in storage devices, for computers, or hyperthermia, for cancer treatment, where high magnetic anisotropy energies are required at the nanoscale. However, deeper knowledges of the fine mechanisms playing a significant role on the magnetic anisotropies existing in the nanospinels are necessary to help the creation of rationalized materials with controlled magnetic anisotropies for the requirement of the system. In this thesis, we have used X-ray Magnetic Circular Dichroism (XMCD) as an original approach for probing the magnetic anisotropies and magnetic couplings of nanospinels obtained in ferrofluids. The nanoparticles are iron bearing spinels for which cobalt ions have been introduced in the spinel structure of the nanoparticles as a true makers of magnetic anisotropy. First, magnetic nanospinels have been synthesized by tuning their size and composition and using different synthesis processes. XMCD investigations revealed that the coercive field of the nanospinels is governed by the concentration of Co2+ ions sitting in octahedral sites of the spinel structure, and this can be directly linked to some synthesis parameters. Then, we have investigated core@shell nanoparticles, which can be synthesized with an appropriate choice of magnetic anisotropies for the core and the shell in order to tailor optimal magnetic properties. In the case of MnFe2O4@CoFe2O4, our findings reveal that the very thin CoFe2O4 shell imposes a strong magnetic anisotropy to the otherwise very soft MnFe2O4 core. The other class of ferrofluids that has been investigated during this thesis are binary ferrofluids that are constituted of two different types of magnetic nanoparticles. For such systems, the carrier liquid must be preserved to understand the magnetic interactions in the ferrofluid as they are. Another motivation of this thesis was thus to extend XMCD to the in situ investigation of the nanospinels dispersed in ferrofluids. We have been started a liquid cell development in the DEIMOS beamline at SOLEIL. The setup is still in progress and is aimed at being compatible with soft X-Rays short penetration depth and ultra-high vacuum environment. Hard X-ray photon-in/photon-out spectroscopy coupled to XMCD (1s2p RIXS-MCD) can be a very valuable alternative to soft X-ray XMCD at K-edge of 3d elements when liquid cell sample environment is required. The instrumental development of a liquid cell used with 1s2p RIXS-MCD spectroscopy allowed us to investigate the nanoparticles directly in the ferrofluids revealing interparticles magnetic couplings in binary ferrofluids
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Watkins, William L. „Study and development of localised surface plasmon resonance based sensors using anisotropic spectroscopy“. Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2018. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2018SORUS505.pdf.
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La résonance de plasmon de surface localisée (LSPR) est définie comme l’oscillation collective du nuage d’électrons de conduction induite par un champ électrique externe. Dans le cas de nanoparticules composé de métaux nobles tels que l’or, l’argent, ou le cuivre,la résonance est localisée dans le visible ou le proche UV. La polarisabilité d’une nanoparticule est directement proportionnelle à quatre paramètres clefs : son volume, sa composition, sa forme et son milieu environnant. Ce sont ces propriétés qui font que la LSPR peut être utilisée à des fin de capteur. Dans le cas d’une particule isotrope, tel que la sphère, le spectre LSPR montre un seul pic d’absorption. Dans le cas d’une particule anisotrope, tel qu’une ellipsoïde, le spectre d’absorption a deux maxima distincts. Si on calcule la section efficace d’absorption en considérant une lumière non polarisée, on obtient deux maxima. Le point clef de ce type de système est la possibilité de découpler les deux résonances en utilisant une lumière polarisée. Dans cette description le système anisotrope est considéré comme microscopique, c’est à dire qu’il ne s’agit que d’une ou deux particules. Dans le cas d’un échantillon macroscopique, tel qu’une solution colloïdale d’ellipsoïdes ou nanotiges, le spectre d’absorption aura toujours deux maxima d’absorption, mais ceux-ci ne pourront pas être découplés car l’échantillon n’est pas globalement anisotrope. En revanche, si l’échantillon présente une anisotropie globale telle que des nanotiges alignés, ou des nanosphères organisées en ligne, il est possible d’avoir un spectre de plasmon dépendant de la polarisation de la lumière. Être capable de découpler les résonances d’un échantillon anisotrope permet de mesurer un spectre différentiel en prenant la différence des deux spectres d’absorption. Cela est expérimentalement possible en utilisant la spectroscopie de transmis- sion anisotrope qui permet la mesure de l’anisotropie optique. L’avantage est d’obtenir un spectre relative et différentiel donc plus stable et reproductible. De plus il est maintenant possible de suivre l’évolution de la réponse optique des particules plasmoniques, non plus en mesurant un déplacement spectral, mais en mesurant le changement d’intensité du signal à une longueur d’onde fixe. Cette méthode est utilisée pour deux cas d’études qui sont la mesure de l’interaction du dihydrogène avec des nanoparticules d’or, ainsi que la détection de faible pression partielle de dihydrogène dans un gaz porteur (argon, et air) à l’aide de palladium, pour des applications de capteur d’hydrogèneLocalised surface plasmon resonance (LSPR) is defined as the collective oscillation of the conduction electron cloud induced by an external electric field. In the case of nanoparticles composed of noble metals such as gold, silver, or copper, the resonance is located in the visible or near UV range. The polarisability of a nanoparticle is directly proportional to four key parameters: its volume, its composition, its shape and its surrounding environment. It is these properties that make LSPR useful for sensor applications. In the case of isotropic particles, such as spheres, the LSPR spectrum shows only one absorption peak. In the case of an anisotropic particle, such as an ellipsoid, the absorption spectrum has two or more distinct peaks. If the absorption cross-section is measured with unpolarised light, multiple maxima are obtained. The key point for these type of systems is the possibility to decouple the resonances using polarised light. In this description the anisotropic system is considered microscopic, i.e. it is only made of one or two particles. In the case of a macroscopic sample, such as a colloidal solution of ellipsoids or nanorods, the absorption spectrum will always have multiple absorption maxima, and they cannot be decoupled because the sample is not globally anisotropic.On the other hand, if the sample has a global anisotropy such as aligned nanorods, or nanosphere organised in lines, it is possible to have a plasmon spectrum dependent on the light polarisation. Being able to decouple the resonances of an anisotropic sample makes it possible to measure a differential spectrum by taking the difference of the two absorption spectra. This is experimentally possible by using anisotropic transmission spectroscopy which measures the optical anisotropy. The advantage is to obtain a relative and differential spectrum more stable and reproducible. Moreover, it is now possible to follow the evolution of the optical response of the plasmonic particles no longer by measuring a spectral shift but by measuring the change in intensity of the signal at a fixed wavelength. This method is used on two case studies which are the measurement of the interaction of dihydrogen with gold nanoparticles, as well as the detection of low partial pressure of dihydrogen in a carrier gas (argon, and air) using palladium nanoparticles, for hydrogen sensing applications
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MUSCAS, GIUSEPPE. „Tuning the magnetic anisotropy in nanostructured magnetic oxides“. Doctoral thesis, Università degli Studi di Cagliari, 2015. http://hdl.handle.net/11584/266794.
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Among nanostructured magnetic materials, nanoparticles (NPs) are unique complex physical objects: in these systems a multidomain organization is energetically unfavorable and single-magnetic-domain particles are formed, each one with a huge magnetic moment with comparison to that of single atoms, thus they are often named “supermoment”. The attractive performance of magnetic NPs based materials are appealing for several technological fields ranging from nanomedicine to high-density magneto recording. Thus, understanding the physics of magnetic nanoparticles and controlling their magnetic properties represent hot topics not only for fundamental studies but also for technological applications. The magnetic behavior of such entities is related to the reversal of their magnetization; this can be a thermal or a field activated transition, which is characterized by an energy barrier defined as a magnetic anisotropy energy (MAE), which is influenced by several parameters. Thus, the tuning of the magnetic properties of nanoparticles means control of the MAE.
In this work it will be discussed how to tune the MAE at the nanoscale showing the main parameters that can influence the anisotropy itself. It will be investigated the role of particle volume in the effective anisotropy, and its correlation with the surface contribution, exploring its strong effect with particle size below 10 nm. In this framework it will be investigated the role of organic coating, underlining its ability to reduce the magnetic disorder arising from the broken symmetry at particles surface. In addition, in nanoparticle ensemble, the MAE may differ from one particle to another due to particles size and shape distributions. Thus it will be defined a detailed statistical analysis of particles’ morphology, leading to the development of a new instrument to analyze particles morphology, called “aspect maps”.
The relation between the physical chemical structures of nanoparticles will be investigated on nickel doped cobalt ferrite samples, demonstrating how to tune the MAE by chemical composition, i.e., controlling magnetocrystalline anisotropy. Furthermore it will be analyzed the evolution of interparticles interactions with respect single particle magnetic anisotropy by means of a modified random anisotropy model.
The last part of this work will deal with the design of novel nanostructured composites. La0.67Ca0.33MnO3 and CoFe2O4 will be combined using two different structures, which can be easily extent to other materials, to improve their magnetic interactions in order to obtain tunable magnetotrasport proprieties of the final composites.
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Mondiot, Frédéric. „Comportement de particules colloïdales dans des solvants nématiques : influence de la forme et de la taille“. Phd thesis, Bordeaux 1, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00657747.
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Ces travaux de thèse ont pour but d'étudier l'état de dispersion de particules colloïdales dans des cristaux liquides nématiques lyotropes. Ces solvants organisés sont constitués de micelles nanométriques anisotropes. Dans un premier temps, nous montrons qu'il est possible de réaliser des suspensions cinétiquement stables en jouant notamment sur la forme des inclusions micrométriques. Un modèle, développé dans le cadre de cette étude, permet de rendre compte de nos observations. Dans un second temps, nous nous intéressons à l'influence de la diminution de taille de particules sur l'état de dispersion du système. A l'échelle nanométrique, le mouvement brownien, anisotrope dans ce type de milieu, semble gouverner les phénomènes observés.
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Ouari, Bachir. „Dynamique de l'aimantation des particules superparamagnétique avec anisotropie triaxiale“. Perpignan, 2006. http://www.theses.fr/2006PERP0739.
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Dans ce travail, nous avons effectué des études théoriques sur le processus de relaxation de l’aimantation des nanoparticules superparamagnétiques avec une anisotropie triaxiale (orthorhombique). Dans le contexte du modèle de Néel-Brown, nous avons obtenu les solutions numériques et analytiques de l’équation de Fokker-Planck-Brown qui décrit la dynamique de l’aimantation de la particule monodomaine. Le processus de relaxation magnétique est caractérisé par le temps de relaxation de l’aimantation le plus long, les temps intégraux et effectifs. Dans le domaine des fréquences, il est caractérisé par les composantes longitudinale et transversales du tenseur de la susceptibilité magnétique. Les résultats des calculs numériques nous ont donnés la possibilité d’évaluer ces grandeurs importantes avec beaucoup d’habilités pour les valeurs typiques de la constante de dissipation α, de la température T, des constantes d’anisotropie et la pulsation en absence ou en présence d’un champ magnétique uniforme extérieur H0. En utilisant l’approche de Kramers-Brown-Coffey, nous avons déduit les équations analytiques pour les temps de relaxation de l’aimantation et pour les composantes longitudinale et transversale de la susceptibilité magnétique. Ces équations sont en accord complet avec les résultats du calcul numérique. Elles ont des formes simples et nous permettent de comprendre le comportement qualitatif des temps de relaxation de l’aimantation et des spectres de la susceptibilité magnétiques dans toute la gamme de variation des paramètres physiques (température, pulsation, champ extérieur, et constante de dissipation)In this thesis, a theoretical study of the dynamics of the magnetization of superparamagnetic nanoparticles with triaxial (orthorhombic) anisotropy has been carried out using the Néel-Brown model. Numerical and analytical solutions of the Fokker-Planck equation given by Brown, which describes the relaxation of the magnetization in the nanoparticles, have been obtained in order to facilitate this study. The process of relaxation of the magnetization is characterized by the longest relaxation time, integral relaxation time, and, in the frequency domain, by the longitudinal and transverse components of the magnetic susceptibility tensor. The numerical solutions allows us to evaluate these characteristics for typical values of the dissipation constant α, temperature T, anisotropy constants with and without a uniform external magnetic field H0. By using the approach of Kramers-Brown-Coffey, analytical equations for the magnetization relaxation times and for the longitudinal and transversals components of the magnetic susceptibility have been deduced. These analytical equations are in complete agreement with the results of our numerical calculations. They have simple analytical forms and allow one to quantify the dependence of the relaxation times and the magnetic susceptibility on the temperature T, angular frequency , strength of the external field H, and dissipation constant α. Moreover they can be used to estimate the relaxation times and the magnetic susceptibility in wide ranges of variation of T,, H, and α. The results obtained may be considered as a complete solution of the problem of relaxation of the magnetization in nano particles with triaxial anisotropy
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Anop, Hanna. „Directing through low ionic strength, free polymers and metallic nanoparticles the self-organization of viral rod-shaped colloids“. Thesis, Bordeaux, 2020. http://www.theses.fr/2020BORD0119.
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Les bactériophages en forme de filament, en raison de leurs propriétés physiques uniques, telles que leur monodispersité en taille et leur haute stabilité colloïdale, sont largement utilisés en matière molle en tant que système modèle de bâtonnets colloïdaux. En dispersions aqueuses, l'auto-organisation de ces virus s’est révélée être essentiellement conduite par l’entropie, ce qui implique des interactions purement répulsives entre les particules virales. Dans cette thèse, en modifiant la nature des interactions entre les bâtonnets viraux, nous avons étudié leur auto-organisation en phase cristal-liquides. Dans ce but, nous avons d'abord étudié un système de bâtonnets purement répulsifs à très basse force ionique, et longue répulsion électrostatique. Le comportement de phase de ces suspensions a été déterminé par l’utilisation de la diffusion des rayons X aux petits angles et de la microscopie optique. Nous avons montré que la phase Smectique-A n’est pas stable dans les cas de forte répulsion électrostatique entre particules virales et que le système présente une transition directe de la phase de Cholestérique à la phase Smectique-B en augmentant la fraction volumique. De plus, nos résultats mettent en évidence que les virus dans ces conditions ne forment pas de verres colloïdaux à forte concentration, ce qui contredit de récents travaux réalisés sur le même système.Dans une deuxième partie, nous avons modifié les interactions entre particules virales passant de purement répulsives à attractives en ajoutant des polymères libres aux suspensions, ce qui conduit à un effet de déplétion. En utilisant des polymères dont la taille est similaire au diamètre des bâtonnets, l'auto-organisation des virus, initiée dans la phase cristal-liquide cholestérique, conduit à une croissance de superstructures hélicoïdales. Dans ces structures, les bâtonnets sont principalement orientés le long de l'axe principal et présentent un ordre positionnel à longue portée, démontré par la diffusion des rayons X aux petits angles et le suivi de particules individuelles en microscopie optique. Les diagrammes de phase dse mélanges virus/polymères ainsi que la stabilité dans le temps des superstructures hélicoïdales ont été déterminés et comparés pour deux tailles différentes de polymères.Dans la dernière partie, nous avons favorisé les interactions attractives de Van der Waals dans notre système en introduisant des nanoparticules d'or dans des colloïdes hybrides auto-assemblés à base de virus. Ainsi, différents colloïdes hybrides consistant en un (en forme de sceptre) ou deux (dibloc) virus attachés à la même nanoparticule d'or ont été produits. Cette approche utilisant les nanoparticules d'or a été étendue afin de lier ensemble deux virus de différentes longueurs pour obtenir des diblocs colloïdaux asymétriques. L'auto-organisation des particules en forme de sceptre et des diblocs symétriques induite par déplétion a été explorée et les diagrammes de phases correspondants ont été établis. Nous avons ainsi montré que les interactions de Van der Waals entre nanoparticules d'or favorise la formation de fibrilles de type Smectique-B dans lesquelles les particules de virus sont organisées en une succession de couches séparées par des couches de nanoparticules d’or. Finalement, nous avons étudié l'effet de l'introduction d'une faible asymétrie dans de ces colloïdes hybrides et l’effet sur la ségrégation potentielle de leurs blocs respectifs au travers de la formation de phase lamellaire de type Smectique-A.Dans cette thèse, nous avons ainsi démontré une manière efficace de contrôler l'auto-organisation de colloïdes en forme de filament en modifiant leurs interactions, ce qui conduit à la formation de diverses morphologies auto-assemblées originalesFilamentous bacteriophages, due to their unique physical properties, such as size monodispersity and high colloidal stability, are widely used in soft condensed matter as a system of rod-shaped colloids. In aqueous dispersions, self-organization of these viruses has been shown to be essentially driven by entropy, which means purely repulsive (hard core) interactions between viral particles. In this thesis, by varying the nature of the interactions between viral rods, we have studied their resulting self-organization into liquid crystalline phases. For this purpose, we have first investigated the system of purely repulsive rods at very low ionic strength, where thick electric double layers are present. The phase behavior of virus suspensions at very low ionic strength has been determined using small angle X-ray scattering (SAXS) and optical microscopy techniques. We have found that the Smectic-A phase is not stable in case of high electrostatic repulsion between viral particles and that the system undergoes a direct Cholesteric to Smectic-B phase transition by increasing rod concentration. Moreover, our results evidence that viruses with thick double layers do not form colloidal glasses at high concentrations, which contradicts recently reported findings for the same system.In a second part, we have tuned viral particle interactions from purely repulsive to attractive ones by adding non-adsorbing polymers in their suspensions, which act as depletant agent. By using polymers with coil size comparable to the rod diameter, virus self-organization initiated from the Cholesteric liquid crystalline phase results in a growth of original chiral superstructures, called helical bundles. Viruses are mostly oriented along the main bundle axis and exhibit long-range positional order, as proved by SAXS and by single particle tracking using optical microscopy. Phase diagrams of virus/polymer two-component mixtures as well as the stability with time of the resultant helical superstructures have been determined and compared for two different polymer sizes.In the last part, we have increased Van der Waals attractive interactions in our viral system by introducing gold nanoparticles into self-assembled hybrid virus-based colloids. Thus, different hybrid virus-based colloids consisting of one (scepter-like) or two (diblocks) viral filaments attached to the same gold nanoparticle have been produced. This approach using gold nanobead has been extended to link together two bacteriophages of different lengths to achieve asymmetric colloidal diblocks. Self-organization of scepter-like particles and symmetrical diblocks driven by soft effective attraction has been explored and the corresponding phase diagrams have been established. We have found that Van der Waals attractive interactions between gold nanobeads incorporated into hybrid colloids favor formation of Smectic-B like fibrils in which virus particles are organized in periodic layers separated by layers of gold nanobeads. Finally, we have studied the effect of introducing a weak asymmetry into hybrid virus-based colloids and investigated the possible segregation of their respective blocks through the formation of the lamellar Smectic-A phase.Overall, we have demonstrated an efficient way to control self-organization of virus-based colloids by varying interactions between them, which results in formation of various original self-assembled morphologies
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Ridier, Karl. „Etudes des relations magnéto-structurales dans les composés à base moléculaire par diffusion des neutrons : des molécules individuelles aux nanoparticules“. Thesis, Paris 11, 2014. http://www.theses.fr/2014PA112312/document.
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Un des enjeux majeurs dans le domaine du magnétisme moléculaire est de mieux comprendre et prévoir, dans les composés à base moléculaire, les corrélations qui existent entre les propriétés structurales (modulables à partir de méthodes de synthèse de type « bottom-up ») et les propriétés magnétiques. En particulier, la compréhension et la maîtrise de l’anisotropie magnétique à l’échelle locale est primordiale, notamment en vue de concevoir des molécules-aimants avec de plus hautes températures de blocage. Dans ce contexte, ce travail de thèse s’organise autour de deux grands axes. La première partie se concentre sur la détermination et la caractérisation de l’anisotropie magnétique locale dans des complexes moléculaires d’ions de transition de faible nucléarité. La diffraction de neutrons polarisés (PND) nous a permis, pour la première fois, de mettre clairement en évidence le tenseur de susceptibilité magnétique locale dans un complexe moléculaire mononucléaire de Fe3+ Bas-Spin ainsi que dans deux complexes, mononucléaire et dinucléaire, de Co2+ Haut-Spin. Cette approche novatrice mène à l’établissement de relations magnéto-structurales claires et directes, en reliant les directions magnétiques locales propres à l’environnement de coordination des ions métalliques et en particulier aux axes locaux de distorsion. Nous avons également mené l’étude originale d’un complexe à transition de spin thermo-induite de Mn3+ par diffusion inélastique de neutrons (INS) dans les deux phases Haut-Spin (HS) et Bas-Spin (BS). Cette étude nous a conduits à la proposition d’un modèle d’hamiltonien de spin anisotrope dans les deux états HS et BS, en relation avec la structure du complexe. Dans une seconde partie plus exploratoire de la thèse, nous avons mené une étude complète des propriétés structurales et magnétiques de nanoparticules ferromagnétiques d’analogue du bleu de Prusse CsNiCr, par diffusion de neutrons aux petits angles (SANS). Les effets de taille, d’organisation et de concentration sur leurs propriétés superparamagnétiques ont ainsi été clairement mis en évidence. En particulier, nous avons mis en exergue, pour les particules de plus petite taille (5 nm de diamètre), une contribution magnétique qui résulte de la manifestation d’un phénomène collectif, tandis que celles de plus grande taille (28 nm de diamètre) apparaissent être dans un état complètement multidomaineOne of the major issues in the field of molecular magnetism is to better understand and predict the correlations between the structural properties of molecule-based compounds and their magnetic properties, all of which may be tunable using “bottom-up” synthesis methods. In particular, the understanding and control of the magnetic anisotropy at the atomic scale is essential, especially with the aim to design Single-Molecule Magnets (SMM) with higher blocking temperatures. In this context, this thesis work is focused on two mains subjects. The first part deals with the determination and the characterization of the local magnetic anisotropy in low-nuclearity molecular complexes based on transition ions. Polarised neutron diffraction (PND) allows us, for the first time, to directly access the local susceptibility tensor in a Low-Spin Fe3+ mononuclear complex as well as in two, mononuclear and dinuclear, High-Spin Co2+ complexes. This innovative approach leads to the establishment of unique and direct magneto-structural correlations, by relating the local magnetic principal directions with the coordination environment of the metallic ions and, in particular, with the local distortion axes. We have also carried out an original investigation by inelastic neutron scattering (INS) of a Mn3+ thermo-induced spin-transition compound in both High-Spin (HS) and Low-Spin (LS) states. On the basis of this study, we were able to propose an anisotropic spin-Hamiltonian model in both HS and LS phases, and their relationships with the structure of the molecule are discussed. In a second more exploratory part of the thesis, we have carried out by small-angle neutron scattering (SANS) a complete study of the structural and magnetic properties of Prussian blue analogues (PBA) ferromagnetic nanoparticles CsNiCr. The effects of size, organization and concentration on their superparamagnetic properties have been clearly highlighted. In particular, a strong magnetic contribution has been observed for the smallest particles (5 nm diameter) which results from the manifestation of a collective process, while the biggest (28 nm diameter) appear to be in a multi-domain state
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Angelo, Da Silva Monique. „Tensioactifs hydroxylés comme agent de croissance pour la synthèse de nanoparticules anisotropes d’or“. Rennes, Ecole nationale supérieure de chimie, 2014. http://www.theses.fr/2014ENCR0019.
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Les nanobatônnets d'or (AuNRs) suscitent un intérêt considérable en raison de leurs propriétés optiques particulières, fortement dépendantes de leur rapport d’aspect (longueur/épaisseur), et donc de leurs applications potentielles en optique et en médecine. Dans ce contexte, le développement de nouvelles stratégies pour la synthèse de nanobatônnets avec des rendements et des sélectivités élevés reste un challenge avec un objectif de contrôle efficace de la taille et de la morphologie. Parmi les différentes voies de préparation, la méthodologie par ensemencement est la plus utilisée, notamment en présence de bromure de cétyltriméthylammonium (CTAB), comme agent de croissance. A notre connaissance, peu de travaux ont été reportés dans la littérature en présence d’autres agents de croissance. Dans ce contexte, nous avons développé une famille originale d’agents de croissance, les sels de N,Ndiméthyl- N-cétyl-N-hydroxyalkylammonium (HAAX), produisant des nanobatônnets d’or avec des rendements et des sélectivités élevés dans l’eau. Ces tensioactifs présentant une bonne solubilité dans l'eau sont facilement synthétisés avec de bons rendements et différents paramètres structuraux peuvent être modulés tels que: i) la longueur de la chaîne lipophile (C12, C16, C18), ii) la nature des contre-ions par métathèse anionique (X- = F-, Cl-, Br-, I-, BF4 - et HCO3 -), et plus particulièrement iii) la tête polaire hydroxylée. Les nanoparticules d’or obtenues par la méthode d’ensemencement ont été caractérisées par spectroscopie Uv-vis et par Microscopie Electronique à Transmission, montrant l’influence du tensioactif sur la morphologie et la taille (dimension, rapport d’aspect). Cette famille de sels d’ammonium, de par sa modularité, permet d’accéder à différentes formes et tailles de nanoparticules d’or suivant l’objectif souhaité et ouvre ainsi des perspectives intéressantes en termes d’applicationsGold nanorods (AuNRs) have attracted great interest owing to their particular optical properties, strongly dependent on the size and aspect ratio (thickness/length), and thus their potential applications in optics and medicine (therapy, cancer diagnosis. . . ). In this context, the development of new strategies for the synthesis of anisotropic nanorods with high yields and selectivities remains a challenge towards an effective control of the size and morphology. Among the different preparation routes, the seed mediated method is most commonly used, especially in the presence of cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) as a growth-driving agent. To our knowledge, few works have been reported in the literature in presence of other growth driving agents. In this context, we have developed a novel family of growth driving agents, N,N-dimethyl-N-cetyl-N-hydroxyalkylammonium salts (HAAX), producing gold nanorods with high yields and selectivities in water. These surfactants have good solubility in water and are easily synthesized in good yields and different structural parameters could be modulated such as : i ) the length of the lipophilic chain (C12 , C16 , C18), ii ) the nature of the counter ion by anionic metathesis (X- = F-, Cl-, Br-, I-, HCO3 - and BF4 -), and more particularly iii) the hydroxylated polar head. The gold nanoparticles obtained by the seed mediated method were characterized by UV -vis spectroscopy and transmission electron microscopy, showing the influence of the surfactant on the morphology and on the size (aspect ratio). Thus, this family of easily tunable ammonium salts allows access to various shapes and sizes of gold nanoparticles according to the desired target and opens interesting perspectives in terms of applications
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Guyonnet, Alexandre. „Synthèse et passivation de nanoparticules anisotropes à base de cuivre“. Thesis, Bordeaux, 2021. http://www.theses.fr/2021BORD0058.
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Les nanoparticules, à base d'oxydes, de chalcogénures ou de métaux, de taille, forme, composition, étatde surface contrôlés, sont au coeur d'une très vive activité de recherche. Beaucoup reste à découvrir quant auxcompositions et structures accessibles à l'échelle nanométrique. De nombreuses applications (biocapteurs,cellules solaires, écrans tactiles, vecteurs thérapeutiques, etc.) bénéficient de l'apport de ces nouvellesnanostructures. Dans cette thèse, nous proposons d'explorer de nouvelles synthèses de nanoparticules dérivéesdu cuivre et valorisables pour leurs propriétés optoélectroniques et catalytiques.Nous nous sommes intéressés à la préparation d'objets anisotropes en milieu polyol ou aqueux. Lasynthèse en milieu polyol, trop rapide, conduit difficilement à la formation de nanoparticules anisotropes. Ellemène à la formation de microparticules d'oxyde de cuivre, creuses. Leur taille peut être modulée en accélérantles cinétiques de croissance. La synthèse en milieu aqueux, en présence d'un ligand aminé, permet de formerdes nanoparticules de cuivre avec un facteur de forme relativement élevé (~ 3000).Deux stratégies ont été adoptées pour stabiliser les nanoparticules de cuivre anisotropes vis-à-vis del'oxydation : (i) l'utilisation de précurseurs sulfurés pour passiver la surface (ii) l'association du cuivre à un métalrésistant à la corrosion. La première stratégie entraîne une nette amélioration de la stabilité chimique etthermique des fils de cuivre. La seconde stratégie n'a pas conduit à la formation de fils dans lesquels les deuxmétaux sont véritablement alliés. Cependant, avec le zinc, des nanofils de cuivre ultralongs présentant un facteurde forme élevé (> 7000) ont été obtenus, ce qui a permis d’en déduire un mécanisme de croissance dans lequelle zinc joue le rôle de catalyseurNanoparticles, based on oxides, chalcogenides or metals, of controlled size, shape, composition,surface condition, are at the heart of very lively research activity. Much remains to be discovered as to thecompositions and structures accessible at the nanometric scale. Many applications (biosensors, solar cells, touchscreens, therapeutic vectors, etc.) benefit from the contribution of these new nanostructures.In this thesis, we propose to explore new syntheses of nanoparticles derived from copper andrecoverable for their opto-electronic and catalytic properties. We are interested in the preparation of anisotropicobjects in polyol or aqueous medium. Synthesis in a polyol medium, which is too rapid, hardly leads to theformation of anisotropic nanoparticles. It leads to the formation of hollow copper oxide microparticles. Their sizecan be modulated by accelerating the growth kinetics. Synthesis in aqueous medium, in the presence of an aminoligand, makes it possible to form copper nanoparticles with a relatively high form factor (~ 3000).Two strategies have been studied to stabilize anisotropic copper nanoparticles with respect tooxidation: (i) use of sulfur precursors to passivate the surface (ii) association of copper with a corrosion-resistantmetal. The first strategy accelerated a marked improvement in the chemical and thermal stability of copperwires. The second strategy did not lead to the formation of wires in which the two metals are truly allied.However, with zinc, ultralong copper nanowires with a high form factor (> 7000) were obtained, which made itpossible to deduce a growth mechanism in which zinc plays the role of a catalyst
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Зленко, Віталій Олександрович, Виталий Александрович Зленко, Vitalii Oleksandrovych Zlenko, Максим Геннадійович Демиденко, Максим Геннадьевич Демиденко, Maksym Hennadiiovych Demydenko, Сергій Іванович Проценко, Сергей Иванович Проценко und Serhii Ivanovych Protsenko. „Synthesis and magneto-optical properties of Co nanoparticle arrays“. Thesis, Sumy State University, 2012. http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/35380.
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In this paper described a technique for obtaining arrays of magnetic nanoparticles on amorphous Si3N4
substrates during annealing of thin Co films. Magneto-optical properties of the nanoparticle arrays were
studied using MOKE. It was shown the dependence of magneto-optical properties of nanoparticle arrays
from their morphology.
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Ruiz, Perez Julian Dominik [Verfasser]. „Anisotropic Conjugated Polymer Nanoparticles / Julian Dominik Ruiz Perez“. Konstanz : KOPS Universität Konstanz, 2019. http://d-nb.info/1199266485/34.
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Geng, Xi. „Bioenabled Synthesis of Anisotropic Gold and Silver Nanoparticles“. Diss., Virginia Tech, 2017. http://hdl.handle.net/10919/86274.
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Anisotropic plasmonic noble metallic nanoparticles (APMNs) have received enormous attention due to their distinct geometric features and fascinating physicochemical properties. Owing in large part to their tailored localized surface plasmon resonance (LSPR) and the intensive electromagnetic field at the sharp corners and edges, APMNs are exceptionally well suited for biomedical applications such as biosensing, bioimaging, diagnostics and therapeutics. Although a rich variety of surfactant-assisted colloidal routes have been developed to prepare well-defined APMNs, biomedical applications necessitate tedious and rigorous purification processes for the complete removal of toxic surfactants. In this dissertation, we aim to develop generic bioenabled green synthetic methodologies towards APMNs. By applying a series of thermodynamic, kinetic and seed quality control, a series of APMNs with varied morphologies such as branched nanostars and triangular nanoprisms have been successfully prepared.
We first presented the preparation of gold nanostars (Au NSTs) through a two-step approach utilizing a common Good's buffer, HEPES, as a weak reducing agent. Single crystalline Au NSTs with tunable branches up to 30 nm in length were produced and the halide ions rather than the ionic strength played a significant roles on the length of the branches of Au NSTs. Then consensus sequence tetratricopetide repeat (CTPR) proteins with increasing number of repeats were used as model proteins to probe the effects of concentration as well as the protein shape on the morphology and resulting physicochemical properties of plasmonic gold nanoparticles.
Since the underlying growth mechanism for the biomimetic synthesis of APMNs remains elusive and controversial, the other objective is to elucidate the molecular interactions between inorganic species and biopolymers during the course of NP evolution. Fluorescent quenching and 2D NMR experiments have confirmed the moderate binding affinity of CTPR to the Au(0) and Au(III). We observed that the initial complexation step between gold ions and CTPR3 is ionic strength dependent. Furthermore, we also found that NPs preferentially interact with the negatively charged face of CTPR3 as observed in 2D NMR. Knowledge of binding behavior between biospecies and metal ions/NPs will facilitate rational deign of proteins for biomimetic synthesis of metallic NPs.
A modified seed-mediated synthetic strategy was also developed for the growth of silver nanoprisms with low shape polydispersity, narrow size distribution and tailored plasmonic absorbance. During the seed nucleation step, CTPR proteins are utilized as potent stabilizers to facilitate the formation of planar-twinned Ag seeds. Ag nanoprisms were produced in high yield in a growth solution containing ascorbic acid and CTPR-stabilized Ag seeds. From the time-course UV-Vis and transmission electron microscopy (TEM) studies, we postulate that the growth mechanism is the combination of facet selective lateral growth and thermodynamically driven Ostwald ripening.
By incorporation of seeded growth and biomimetic synthesis, gold nanotriangles (Au NTs) with tunable edge length were synthesized via a green chemical route in the presence of the designed CTPR protein, halide anions (Br⁻) and CTPR-stabilized Ag seeds. The well-defined morphologies, tailored plasmonic absorbance from visible-light to the near infrared (NIR) region, colloidal stability and biocompatibility are attributed to the synergistic action of CTPR, halide ions, and CTPR-stabilized Ag seeds.
We also ascertained that a vast array of biosustainable materials including negatively charged lignin and cellulose derivatives can serve as both a potent stabilizers and an efficient nanocrystal modifiers to regulate the growth of well-defined Ag nanoprisms using a one-pot or seeded growth strategy. The influential effects of reactants and additives including the concentration of sodium lignosulfonate, H2O2 and NaBH4 were studied in great detail. It implies that appropriate physicochemical properties rather than the specific binding sequence of biomaterials are critical for the shaped-controlled growth of Ag NTs and new synthetic paradigms could be proposed based on these findings.
Last but not the least, we have demonstrated the resulting APMNs, particularly, Au NSTs and Ag NTs exhibit remarkable colloidal stability, enhanced SERS performance, making them promising materials for biosensing and photothermal therapy. Since the Ag nanoprisms are susceptible to morphological deformation in the presence of strong oxidant, they also hold great potential for the colorimetric sensing of oxidative metal cation species such as Fe3+, Cr3+, etc.Ph. D.
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Sartori, Kevin. „Studying the interfacial exchange coupling within ferrite based magnetic nanoparticles prepared following to a succession of thermal decomposition synthesis“. Thesis, Strasbourg, 2019. http://www.theses.fr/2019STRAE029.
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L’utilisation de terres rares dans des dispositifs d’enregistrement de données est très coûteux et polluant. Leur remplacement par de l’oxyde de fer permettrait de s’affranchir de cela. En-dessous d’une taille de 20 nm, les nanoparticules d’oxyde de fer ne peuvent pas être considérées comme des aimants permanents. Une alternative consiste à les combiner à une autre phase magnétique pour permettre d’augmenter leur anisotropie magnétique via un couplage d’échange interfacial au sein de nanoparticules de type coeur@coquille. En revanche la stabilité magnétique de ces dernières reste insuffisante. L’objectif de cette thèse est de concevoir un nouveau type de nanoparticules magnétiques de type coeur@coquille@coquille avec un cœur de Fe3-dO4 et des coquilles de CoFe2O4, CoO ou NiO qui a permis d’augmenter encore les propriétés magnétiques tout en conservant une taille inférieure à 18 nm. L’étude approfondie de leur relation structure-propriété a été réalisée au moyen d’un large éventail de techniquesThe use of rare earths in data storage devices is expensive and polluting. Their replacement with iron oxide would make it possible to avoid this. Below a size of 20 nm, iron oxide nanoparticles cannot be considered as permanent magnet. An alternative is to combine them with another magnetic phase to enhance their magnetic anisotropy via interfacial exchange coupling within core@shell nanoparticles. However, the magnetic stability of the latter remains insufficient. The scope of this thesis is to design a new type of magnetic nanoparticles of core@shell@shell structure with a Fe3-dO4 core and CoFe2O4, CoO or NiO as shells which has further enhance the magnetic properties while maintaining a size below 18 nm. The in-depth study of their structure-properties relationship was carried out using a wide set of analytical techniques
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Mozul, K., A. Ishchenko, A. P. Kryshtal, L. P. Olkhovik und Z. I. Sizova. „Magnetic Anisotropy of Ultra-small Nanocrystals of CoFe2O4“. Thesis, Sumy State University, 2012. http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/35365.
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Ferrimagnetic nanoparticles of CoFe2O4 with dimensions of 4-16 nm were synthesized by pyrolysis of a
mixture of acetylacetonates of iron and cobalt. In the temperature range 300-500 K investigated field dependence
of magnetization up o 18 kOe. Found a significant contribution of "surface" anisotropy to the effective
anisotropy of the nanoparticles.
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Jönsson, Petra. „Anisotropy, disorder and frustration in magnetic nanoparticle systems and spin glasses“. Doctoral thesis, Uppsala University, Department of Materials Science, 2002. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:uu:diva-2038.
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Magnetic properties of nanoparticle systems and spin glasses have been investigated theoretically, and experimentally by squid magnetometry.
Two model three-dimensional spin glasses have been studied: a long-range Ag(11 at% Mn) Heisenberg spin glass and a short-range Fe0.5Mn0.5TiO3 Ising spin glass. Experimental protocols revealing ageing, memory and rejuvenation phenomena are used. Quantitative analyses of the glassy dynamics within the droplet model give evidences of significantly different exponents describing the nonequilibrium dynamics of the two samples. In particular, non-accumulative ageing related to temperature-chaos is much stronger in Ag(11 at% Mn) than in Fe0.5Mn0.5TiO3.
The physical properties of magnetic nanoparticles have been investigated with focus on the influence of dipolar interparticle interaction. For weakly coupled nanoparticles, thermodynamic perturbation theory is employed to derive analytical expressions for the linear equilibrium susceptibility, the zero-field specific heat and averages of the local dipolar fields. By introducing the averages of the dipolar fields in an expression for the relaxation rate of a single particle, a non trivial dependence of the superparamagnetic blocking on the damping coefficient is evidenced. This damping dependence is interpreted in terms of the nonaxially symmetric potential created by the transverse component of the dipolar field.
Strongly interacting nanoparticle systems are investigated experimentally in terms of spin-glass behaviour. Disorder and frustration arise in samples consisting of frozen ferrofluids from the randomness in particle position and anisotropy axes orientation. A strongly interacting system is shown to exhibit critical dynamics characteristic of a spin-glass phase transition. Ageing, memory and rejuvenation phenomena similar to those of conventional spin glasses are observed, albeit with weak temperature-chaos effects.
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Jönsson, Petra. „Anisotropy, disorder and frustration in magnetic nanoparticle systems and spin glasses /“. Uppsala : Acta Universitatis Upsaliensis : Univ.-bibl. [distributör], 2002. http://publications.uu.se/theses/91-554-5344-9/.
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Nandiguim, Lamaï. „Etude du comportement magnétique et spectral de l'effet Faraday dans des oxydes métalliques dopés par des nanoparticules magnétiques de ferrite de cobalt“. Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSES015/document.
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Ce travail de thèse est consacré à l’étude des propriétés magnéto-optiques de nanoparticules (NP) magnétiques de ferrite de cobalt (CoFe2O4) sous forme liquide et lorsqu’elles sont bloquées dans une matrice de silice produite par voie sol-gel. Cette dernière dispersion constitue un matériau composite à activité magnéto-optique obtenu par un procédé basse température qui le rend totalement compatible avec les technologies d’intégration. A plus long terme, ce matériau pourra contribuer à l’intégration de composants non-réciproques. L’objectif de ce travail est d’une part l’identification du type de NP qui maximise la rotation Faraday et le facteur de mérite (rapport de la rotation Faraday à l’absorption) dans le but d’améliorer la qualité magnéto-optique du matériau composite. Et d’autre part, il s’agit d’améliorer la compréhension des phénomènes physiques liés aux effets magnéto-optiques de ces nanoparticules et le lien avec leurs caractéristiques physiques. L’étude est menée sur des NP magnétiques synthétisées et dispersées en phase aqueuse au laboratoire PHENIX (UMR CNRS 8234). Les mesures optiques et magnéto-optiques réalisées au laboratoire Hubert Curien (UMR CNRS 5516) ont été complétées par des mesures magnétiques XMCD au synchrotron SOLEIL. L’étude des différentes nanoparticules magnétiques a révélé que l’utilisation d’une petite taille de NP permet de multiplier par deux le facteur de mérite du matériau pour une longueur d’onde de 1,5 µm, soit une division par deux des pertes pour les composants magnéto-optiques visés. L’analyse du comportement spectral de l’effet Faraday illustre l’influence de la distribution cationique des ions Co2+ et Fe3+ dans la structure cristalline. Couplée aux mesures XMCD, l’analyse montre le besoin d’une localisation de l’ion Co2+ en site tétraédrique dans la structure spinelle pour maximiser l’effet Faraday à 1,5µm, et obtenir une anisotropie uniaxe qui permette une pré-orientation aisée des NP lors de la gélificationThis work is dedicated to the study of the magneto-optical properties of cobalt ferrite (CoFe2O4) nanoparticles (NP) dispersed in liquid as ferrofluid, or blocked in a solid silica matrix realized with a sol-gel method. This last dispersion is a magneto-optical composite material, obtained with a low temperature process which insures its compatibility with photonic integration technologies, to produce, in the future, integrated non-reciprocal devices. The aim of the study is, on one hand, to identify which kind of NP can improve the Faraday effect and the merit factor (ratio between the Faraday effect and the absorption) of the composite material. On the other hand, the aim is to give a better understanding of the link between the magneto-optical properties and the physical characteristics of the NP. The study has been led on NP synthetized and dispersed as ferrofluid in PHENIX laboratory (UMR CNRS 8234). Optical and magneto-optical measurements were made in Hubert Curien laboratory (UMR CNRS 5516) and completed by XMCD analysis in Synchroton SOLEIL. Results show that it is necessary to use a small size of NP (5 nm) to maximize the merit factor at a wavelength of 1,5 µm. The spectral analysis of the Faraday effect shows the influence of the cationic distribution of Co2+ et Fe3+ in the spinelle structure. Coupled to XMCD results, this analysis shows that it is necessary to maximize the quantity of Co2+ in tetraedric sites to maximize the Faraday effect at 1,5 µm and to obtain an uniaxial anisotropy which allows to orientate the NP during the gelification of the sol-gel matrix
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Sousa, Eduardo Carvalho. „Désordre de spins, anisotropie magnétique et magnéto-optique de nanoparticules de ferrites“. Paris 6, 2007. http://www.theses.fr/2007PA066678.
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Des nanoparticules de ferrites mixtes, obtenues par chimie douce, sont dispersées en milieu acide grâce à une stratégie coeur/couronne protégeant les particules de leur dissolution. Leur composition chimique, inhomogène, est bien décrite par un coeur de ferrite stoechiométrique et une couche surfacique de composition chimique moyenne Fe3O4. Les distributions de tailles des particules sont caractérisées à l’ambiante par aimantation, biréfringence magnéto-induite et rotation Faraday. A basses températures, des mesures d’aimantation permettent de distinguer le coeur monodomaine ordonné des spins de la couronne gelant de façon désordonnée. Des mesures de spectroscopie Mössbauer sous champ montrent l´évolution du modèle coeur -couronne en fonction dún champ externe. Lánisotropie magnétique des nanoparticules, étudiée par magnétométrie, spectroscopie Mössbauer et biréfringence en champs croisés est dominée par la forte contribution des spins de surface, faiblement couplés à ceux du coeur.
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Cipriano, Bani Hans. „Structure and properties of polymer nanocomposites containing anisotropic nanoparticles“. College Park, Md.: University of Maryland, 2007. http://hdl.handle.net/1903/7608.
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Thesis (Ph. D.) -- University of Maryland, College Park, 2007.Thesis research directed by: Dept. of Chemical and Biomolecular Engineering. Title from t.p. of PDF. Includes bibliographical references. Published by UMI Dissertation Services, Ann Arbor, Mich. Also available in paper.
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CAPETTI, ELENA. „MAGNETIC OXIDE NANOPARTICLES WITH ANISOTROPIC SHAPE OR HETEROGENEOUS STRUCTURE“. Doctoral thesis, Università degli Studi di Milano, 2015. http://hdl.handle.net/2434/332031.
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To briefly summarize the work reported in this PhD thesis, we can say that the study of the solvothermal synthesis of MnO NPs led to procedures to obtain anisotropic MnO NPs starting from manganese(II) oleate and stearate. A detailed investigation on the influence of the reaction conditions on the size, shape, crystal structure and magnetic properties of the obtained nanoparticles was carried out, including a detailed comparison between the two precursors (manganese oleate and manganese stearate) and surfactants (oleic acid and stearic acid) and a thorough investigation of the influence of the precursor : surfactant molar ratio.
Having used MnO as antiferromagnetic material for the core-shell structure, we were prompted to further consider the use of MnS, an antiferromagnetic sulfide with the Néel temperature 160 K (higher than the MnO TN = 116 K). The higher Néel temperature makes MnS a good candidate for the building of an exchange-bias coupling. MnS, unlike MnO, presents three different polymorphs: cubic α-MnS (rock-salt), cubic β-MnS (zinc-blende), and hexagonal γ-MnS (wurtzite). Thus, synthetic investigation about MnS NPs was mainly focused on the control of the nanoparticle crystal phase that, in our case, could be achieve through the use of different surfactants. Polymorphism control is a crucial point because different polymorphs exhibit different physical properties, among which, the magnetic behavior.
Next, we focused on the synthetic strategy to coat anisotropic MnO NPs with a FeOx coating (FeOx stands for Fe3-xO4-x, 0 ≤ x ≤ 1). We conceived to approach this problem by a two step strategy. First, we set out to develop a procedure to grow a FeOx shell (several nanometers thick) onto large (20-30 nm) isotropic MnO cores; once obtained such procedure, we will optimize it to uniformly coat anisotropic NPs. Using isotropic MnO NPs as cores, many synthetic strategies were devised and assessed with respect to the achievement of growing a significantly thick and uniform iron oxide shell simultaneously preventing the formation of undesired homogeneous iron oxide nanoparticles. We finally developed a procedure able to grow a FeOx shell of up to 6 nm on the MnO core. We are at present working on the development of a multi-step procedure to achieve a thicker and more compact FeOx shell. The synthesis of core-shell MnO@FeOx NPs and their characterization by electron microscopy (C-TEM, electron diffraction, HRTEM, Analytical TEM) are described in detail in the Thesis, while the magnetic characterization are in progress in these days.
Besides the main aim of my Thesis research, we decided to explore the feasibility to use MnO nanoparticles having different crystallographic faces as a catalysts in the water splitting reaction. We just started a collaboration with Dott. A. Minguzzi, O. Lugaresi and A. Visibile at the University of Milan to carry out an electrochemical study to investigate whether nanoparticle with different shape, the surface of which are different crystal faces, have unequal catalytic activity in the water splitting reaction. Since the work is at an early stage, here we reported only samples treatment and characterization before the electrochemical tests that are currently in progress.
Finally, a complete magnetic characterization of thin-film assemblies of Ni@NiO core-shell nanoparticles, was performed and here reported thanks to a research project carried out in collaboration with the group of Professor S. D’Addato, Dr. P. Luches, and Prof. S. Valeri at CNR NANO S3 and University of Modena and Reggio Emilia. Nanoparticles were synthesized by metal vapor deposition in Modena and their magnetic behavior was investigated in our laboratory by SQUID magnetometry. The Ni@NiO core-shell assemblies prepared by a three-layer procedure (NiO layer – Ni NPs – NiO layer) turned out to display a large exchange bias that could be accurately tuned by varying the thickness of the top NiO layer.
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Scholzen, Pascal. „RMN 59Co en champ interne pour l'étude de nanostructures de cobalt, analyse des interactions et anisotropies magnétiques“. Electronic Thesis or Diss., Université Paris sciences et lettres, 2022. http://www.theses.fr/2022UPSLS087.
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Contrairement aux techniques classiques de RMN, la RMN du champ interne (IF), également appelée RMN ferromagnétique (FNR), ne nécessite pas l'application d'un champ magnétique externe constant, car le champ interne présent dans les composés ferromagnétiques suffit à polariser les spins nucléaires. Elle permet d'étudier simultanément la structure cristalline, l'environnement local du cobalt et la structure magnétique des matériaux contenant du cobalt. Par conséquent, elle peut être appliquée pour caractériser tous les différents types de matériaux contenant du Co, qui sont des matériaux importants dans de nombreuses applications de la société moderne. Dans ce travail, nous avons étudié une grande variété de structures, avec le but ultime d'évaluer le potentiel de la RMN IF pour étudier le cobalt dans les matériaux de batterie.Le premier système d'intérêt étaient des composites Co-C produits par mécanochimie pour l'hydrogénation du carbone (CHG). La RMN 59Co IF a notamment permis d'analyser l'évolution des différents intermédiaires Co-C (solution solide Co/C & Co3C) présents à l'intérieur de l'échantillon tout au long de la réaction CHG. Une relation directe entre la quantité totale d'intermédiaires Co-C et la vitesse de la réaction CHG a été trouvée, ce qui signifie que la formation de la liaison Co-C est l'étape déterminant la vitesse.Le second système était une structure constituée de nanobâtons de Co parallèles. Outre la détermination de la structure cristalline, une nouveauté de ce travail est la détermination de la structure de la paroi du domaine magnétique à l'intérieur du fil par la variation de l'orientation entre le champ d'excitation RMN et l'axe du fil. L'analyse RMN IF du 59Co a prouvé que ce n'est pas seulement la géométrie du bâton et sa phase cristalline qui sont responsables de la structure magnétique, mais aussi la taille et la qualité des cristallites.Enfin, des assemblages modèles de nanoparticules de Co ont été étudiés. La RMN IF a fourni une vue d'ensemble des structures cristallines des particules à l'intérieur de l'échantillon. En outre, la transition superparamagnétique - ferromagnétique à la température dite de blocage (Tb) permet de déterminer la taille des particules. Au cours de l'analyse des nanoparticules de cobalt dans les matériaux de batteries à réaction de conversion, il a été observé dans certains cas que les nanoparticules de petite taille présentent un signal ferromagnétique au-dessus de leur Tb théorique, ce qui pourrait être expliqué par des interactions entre les particules. Lors de l'étude d'assemblages modèles compacts de nanoparticules de Co, aucune augmentation de la Tb n'a été observée, ce qui met en évidence la différence entre l'effet des interactions faibles et fortes entre les particulesIn contrast to classical NMR techniques, internal field (IF) NMR, also called ferromagnetic NMR (FNR) requires no applied constant external magnetic field as the internal field present in ferromagnetic compounds suffices to polarize the nuclear spins. It allows to simultaneously study the crystalline structure, the local Co environment and the magnetic structure of cobalt containing materials. As a result, it can be applied to characterize all different kinds of Co containing materials, which are important materials in many applications of the modern society. In this work, the initial goal was to assess the potential of IF NMR to study cobalt in battery materials but, as a preliminary, a large variety of structures has been studied to assess clearly the potential of the method.The first system of interest was Co-C composites produced by ball milling under a hydrogen for carbon hydrogasification (CHG) was studied. Amongst others, 59Co IF NMR allowed to analyze the evolution of the different Co-C intermediates (Co/C solid solution & Co3C) present inside the sample throughout the CHG reaction. A direct relationship between the total amount of Co-C intermediates and the CHG reaction rate was found, meaning that the formation of the Co-C bond is the rate determining step.The second system was a structure made of parallel Co nanowires. Besides the determination of the crystalline structure, a novelty of this work is the determination of the magnetic domain-wall structure inside the wire by variation of the orientation between the NMR excitation field and the wire axis. The 59Co IF NMR analysis proved that it is not only the wire geometry and its crystalline phase that are responsible for the magnetic structure of the wire, but also the crystallite size and quality.Finally, model assemblies of Co nanoparticles were studied. IF NMR provided a sample-wide overview of the particle crystalline structures inside the sample. In addition, the superparamagnetic – ferromagnetic transition at the so-called blocking-temperature allows to determine the particle size. During the analysis of cobalt nanoparticles inside conversion reaction battery materials, it has been observed in some cases that small sized nanoparticles exhibit a ferromagnetic signal above their theoretical blocking temperature, which might be explained by particle interactions. During the study of close-packed model assemblies of Co nanoparticles no increase of Tb was observed, highlighting the difference between the effect of weak and strong particle interactions
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Tallet, Clémence. „Nanocomposites plasmoniques anisotropes à base de copolymères à blocs et de nanoparticules d'or“. Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00807461.
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: La nanochimie et l'auto-assemblage sont des voies prometteuses de fabrication de matériaux nanostructurés aux propriétés optiques innovantes dans le domaine visible. Dans cette étude, des nanocomposites plasmoniques anisotropes sont formulés en introduisant sélectivement des nanoparticules métalliques dans des phases ordonnées de copolymères diblocs symétriques selon différentes stratégies d'incorporation. Pour la stratégie de post-incorporation, des nanoparticules d'or présynthétisées en milieu aqueux sont introduites sélectivement dans des phases pré-ordonnées d'un copolymère dibloc amphiphile. L'incorporation directe consiste à mélanger des nanoparticules d'or présynthétisées et un copolymère dibloc dans un solvant commun. La synthèse in situ de nanoparticules consiste à réduire des précurseurs métalliques préalablement introduits dans un des deux blocs d'un copolymère via une étape de réduction. Nous étudions, en particulier, comment la taille des nanoparticules d'or et leur fraction volumique influencent la nanostructure et les propriétés optiques de ces films nanocomposites. La morphologie des films macroscopiques est étudiée par microscopie électronique à transmission et diffusion des rayons X aux petits angles. Les films minces de nanocomposites sont caractérisés structurellement par microscopie à force atomique, microscopie électronique à transmission et réflectivité des rayons X. Les indices optiques déterminés par ellipsométrie spectroscopique peuvent être décrits par un modèle de Maxwell-Garnett, prenant éventuellement en compte de façon phénoménologique les effets de couplage entre nanoparticules d'or.
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Grumbach, Nathan. „Auto-organisation de molécules-aimants et de nanoparticules magnétiques sur des surfaces de copolymères dibloc“. Strasbourg, 2009. http://www.theses.fr/2009STRA6259.
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Le stockage magnétique de l’information, utilisé notamment dans les disques durs, n’a cessé d’évoluer vers une augmentation de la densité de stockage. Les matériaux utilisés actuellement tendent vers une limite, aussi bien physique que technologique, et les évolutions futures passeront nécessairement par une révolution des technologies de stockage magnétique et par des nouveaux matériaux. Nous proposons lors de cette thèse une étude de nouveaux objets magnétiques, les molécules aimants de type Mn12 et les nanoparticules magnétiques qui présentent un comportement magnétique au niveau de l’objet individuel. Ces matériaux pourraient dépasser les limites actuelles et faire gagner plusieurs ordres de grandeurs aux densités de stockage magnétique. Nous nous sommes intéressés à l’organisation à plusieurs échelles de ces nano-objets sur une surface, et à la formation de réseaux ordonnés à deux dimensions de pas nanométrique. Les nano-objets étudiés peuvent s’auto-organiser, mais les longueurs de corrélation spontanées restent faibles. Pour propager cet ordre nanométrique à longue distance, nous avons utilisé la micro séparation de phase d’un copolymère dibloc PS-PMMA qui structure la surface sous la forme de lignes d’une dizaine de nanomètres de largeur. La démixtion du copolymère dibloc se fait à l’intérieur de canaux lithographiés de 100 à 200 nm de largeur, où les domaines lamellaires s’alignent dans la direction des canaux. On forme des lignes droites d’une dizaine de nanomètres de largeur sur lesquelles les nano-objets magnétiques se déposent sélectivement. Il est ainsi possible ainsi d’organiser spatialement le dépôt de nano-objets magnétiques, à plusieurs échelles, en combinant des techniques de lithographie de type top-down et d’auto-organisation de type bottom-up. L’étude des propriétés magnétiques des molécules aimants déposées en monocouche sur une surface n’est possible que par XMCD à très basse température. On montre que les molécules aimants de type Mn12 conservent leur structure lors du dépôt, mais perdent leur comportement de type ferromagnétique. Malgré cela, d’autres molécules aimants ou les nanoparticules d’or restent des candidats intéressants pour du stockage magnétique à très haute densité. Enfin, l’organisation du dépôt de ces objets magnétiques a également pour conséquence un effet d’anisotropie magnétique, source potentielle d’applications multiplesMagnetic information storage, used in hard disks notably, has not stopped evolving toward higher storage density. Current storage systems reach their physical and technological limits, and future improvements will necessarily consist in new materials and technologies. We have studied in this work two kinds of new magnetic nanometric objects, Single Molecule Magnets (SMM) and magnetic nanoparticles, both showing magnetic bistability at the isolated individual object. These materials could help overpass current limitations and make magnetic storage densities increase by up to five orders of magnitude. This work is focused on the multiscale organisation of these objects on a surface, with the aim of forming two dimensional organised networks. The nano-objects we considered can self-organize on a surface, but correlation lengths remain short. To control and propagate nanometric organisation up to macroscopic scales, we functionalize the surface using PS-PMMA block copolymer and use microphase separation in order to structure the surface in ten nanometers wide stripes. Oriented demixtion of the block copolymer is obtained via templated self-assembly, in our case by using a surface patterned with 100 to 200 nm wide channels. Then the magnetic nano-objects selectively self-organize in networks on the polymer stripes. Multiscale spatial organisation of nanometric objects is therefore possible by combining top-down lithographic and bottom-up self techniques. Experimental study of magnetic properties of organised monolayers of SMM is challenging and has been performed with Low Temperature XMCD. We have shown that Mn12-like SMMs remain structurally intact at the surface but that their magnetic properties are unfortunately lost. Still, other SMMs or magnetic gold nanoparticles remain interesting candidates for high density magnetic storage. Finally, we have shown that the organised deposition of these nano-objects can result in magnetic anisotropy, with a large range of potential applications
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Soumare, Yaghoub. „Synthèse et organisation de nanoparticules magnétiques anisotropes par Chimie Douce : nouveaux précurseurs pour aimants permanents“. Paris 7, 2008. http://www.theses.fr/2008PA077184.
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Des nanoparticules magnétiques anisotropes ont été préparées par chimie douce par réduction de précurseurs carboxylate de cobalt(II) et de nickel(II) dans une solution basique de 1,2-butanediol à 170°C à l'aide d'une nucléation hétérogène. En utilisant des précurseurs acétate, des nanofils de Co₈₀Ni₂₀ présentant un diamètre moyen de 8 nm et une longueur moyenne de plus de 200 nm ont été obtenus. L'utilisation de nouveaux précurseurs carboxylate préparés au laboratoire a conduit à isoler des nanobâtonnets de cobalt avec un diamètre moyen de 20 nm et une longueur moyenne de 100 nm. De plus, le rapport d'aspect (longueur moyenne / diamètre moyen) de ces objets peut être contrôlé à l'aide des différents paramètres réactionnels que sont la nature du précurseur métallique, la basicité du milieu ou encore la rampe de montée en température. Les nanofils de Co₈₀Ni₂₀ et nanobâtonnets de cobalt cristallisent principalement dans la phase hexagonale compacte avec l'axe de croissance c parallèle à l'axe c du système hexagonal. Ces nanomatériaux sont ferromagnétiques à température ambiante et les propriétés magnétiques sont considérablement améliorées lorsque des assemblées de nanoparticules sont alignées parallèlement à l'aide d'un champ magnétique extérieur. Ces résultats permettent d'envisager leur utilisation comme briques élémentaires pour la préparation d'une nouvelle famille d'aimants permanentsAnisotropic magnetic nanoparticles have been prepared via chimie douce methods by raduction of cobalt(II) and nickel(II) carboxylate precursors in basic solutions of 1,2-propanediol at 170°C using heterogeneous nucléation. With acatates as matal precursors, Co₈₀Ni₂₀ nanowires with a mean diameter of 8 nm and a mean length more than 200 nm were generated. The use of new cobalt carboxylate precursors led to Co nanorods with a mean diameter of 20 nm and a mean length of 100 nm. Moreover, the aspect ratio (mean length / mean diameter) can be tailored by modifying accurately the reaction parameters such as the nature of the metallic precursor, the basicity of the medium or the temperature rate. The metallic Co₈₀Ni₂₀ nanowires and Co nanorods crystallise mainly with the hexagonal close packed structure with the c axis the growth axis of the particle. These nanomaterials are ferromagnetic at room temperature and when aligned using an external magnetic field, their magnetic properties are considerably improved. These results prompt us to use these particles as building blocks for the preparation of a new class of permanent magnets
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Nagy, Zsuzsanna tamara. „Synthesis of self-organized dendrimers and dendronized nanohybrids and their physical properties“. Thesis, Strasbourg, 2012. http://www.theses.fr/2012STRAE020/document.
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Pour ce travail de thèse, nous nous sommes intéressés dans une première partie à la conception et à la synthèse de nouveaux matériaux multifonctionnels (LC, photosensible, systèmes moléculaires dendritiques) capables d'être élaborés en films minces anisotropes et doués de propriétés photo-induites. Nous avons réalisé l'étude complète des propriétés mésomorphes de ces nouveaux matériaux et de dérivés structuraux (en fonction de la connectivité dendritique intrinsèque) par la diffraction des rayons X aux petits angles; l’étude de leurs propriétés optiques a également été effectuée. Dans une seconde partie, nous avons fonctionnalisé des nanoparticules d'or avec des ligands dendritiques mésogènes afin d'organiser ces particules dans des structures mésomorphes. Les objectifs principaux de cette partie sont tout d’abord la synthèse d'une "bibliothèque" de nanoparticules mésomorphes dendronisées, et ensuite la caractérisation de réseaux simples formée par l’auto-assemblage des particules précédentesThe need to expand further the range of mesomorphic organization, develop original materials where different functionalities can be added (i.e. multifunctional), and to design “multitask materials” with tunable properties are particularly interesting and crucial challenges for potential uses in future technologies. On the one hand, we focused on the design and synthesis of multifunctional materials (liquid crystalline, dendritic, photoresponisve) which are suitable for making thin films where photoinduced optical anisotropy and surface relief gratings can be generated. The mesomorphic behaviour of these dendrimers was investigated and also their optical properties. On the other hand, we grafted structurally related protodendritic mesogenic ligands to monodisperse gold nanoparticles to elaborate liquid crystalline hybrids in order to self-organize NPs in periodic arrays. A set of dendronized gold nanohybrids was synthesized to carry out this study
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El, Mrabti Halim. „Dynamique de l’aimantation des nanoparticules magnétiques en présence d’un champ magnétique alternatif“. Perpignan, 2012. http://www.theses.fr/2012PERP1082.
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Dans ce travail de thèse nous nous sommes intéressés à la dynamique de l’aimantation des nanoparticules magnétiques monodomaines en présence d’un champ magnétique alternatif (ac) d’amplitude et d’orientation arbitraire, en tenant compte de l’effet de l’agitation thermique, dans le contexte du modèle de Brown de rotation cohérente de l’aimantation. En particulier, nous nous sommes intéressés aux effets non-linéaires dus aux excitations d’un champ ac fort, dans la dynamique de l’aimantation des nanoparticules individuelles et les assemblées de nanoparticules sans interactions, dans une gamme de fréquence large (jusqu’à 10 GHz). Notre étude porte sur les nanoparticules avec une anisotropie uniaxiale et biaxiale. Nous avons calculé les grandeurs physiques pertinentes pour modéliser cette dynamique, telles que la susceptibilité dynamique non-linéaire, le temps de retournement de l’aimantation, et le cycle d’hystérésis dynamique (DMH). Les résultats obtenus montrent une forte dépendance de la réponse non-linéaire et de la DMH vis-à-vis de l’anisotropie, de la constante de biaxialité, de la température, ainsi que de l’amplitude et de l’orientation des champs dc et ac. De plus, contrairement aux particules uniaxiales, la réponse stationnaire non-linéaire et la DMH dépendent fortement de la direction azimutale du champ ac, et pas seulement de l’angle polaire entre l’axe facile et le champ externe. Ce travail de thèse apparait comme une nouvelle approche théorique des études de la dynamique de l’aimantation des nanoparticules magnétiques, sous l’action d’un champ ac fort, ouvrant la voie vers la solution d’autres problèmes non-linéairesIn the present work, the dynamics of the magnetization of single domain magnetic nanoparticles assisted by an external alternative current (ac) magnetic field of arbitrary strength and orientation, in presence of the thermal agitation, is treated in the context of the Brown’s model of coherent rotation of the magnetization. Our main objective was to treat nonlinear effects due to strong ac magnetic excitations in the dynamics of the magnetization of an individual nanoparticle and an assembly of non-interacting nanoparticles across a wide frequency range (up to 10 GHz). Our study has been focused on the nanoparticles both with a uniaxial and biaxial anisotropy. We have calculated the relevant physical quantities such as nonlinear dynamical susceptibility, magnetization reversal time, and dynamic magnetic hysteresis (DMH). The results show a strong dependence of nonlinear response and the DMH on the anisotropy constant, biaxiality constant, temperature, amplitudes and orientations of the dc and ac fields. Furthermore, in contrast to uniaxial particles, the nonlinear ac stationary response and DMH strongly depend on the azimuthal direction of the ac field and not only the polar angle between the easy axis and the external field vector. In the present work, we have developed a theoretical approach to treat the dynamics of the magnetization of the magnetic nanoparticles subjected to a strong ac field, opening a new way to the solution of other nonlinear problems
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He, Zhixing. „Self-assembly of anisotropic nanostructures and interferometric spectroscopy“. Diss., Virginia Tech, 2020. http://hdl.handle.net/10919/97402.
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With the development of controlled and predictable nanoparticle fabrication, assembling multiple nano-objects into larger functional nanostructure has attracted increasing attention. As the most basic structure, assembly of one-dimensional (1D) structures is a good model for investigating the assembly mechanism of a nanostructure's formation from individual particles. In this dissertation, the dynamics and the growth mechanism of anisotropic 1D nanostructures is investigated.
In our first study, we demonstrate a simple method for assembling superparamagnetic nanoparticles (SPIONs) into structure-controlled 1D chains in a rotating magnetic field. The length of the SPION chains can be well described by an exponential distribution, as is also seen in SPION chains in a static field. In addition, the maximum chain length is limited by the field's rotational speed, as is seen in micro-sized beads forming chains in a rotating field. However, due to a combination of thermal fluctuations and hydrodynamic forces, the chain length in our case is shorter than either limit. In addition to chain length, the disorder of chains was also studied. Because of the friction between particles, kinetic potential traps prevent relaxation to the global free energy minimum. The traps are too deep to be overcome through thermal fluctuations, and assemblies captured by the kinetic traps therefore form disordered chains. We demonstrate that this disorder gradually heals over a timescale of tens of minutes and that the healing process can be promoted by increasing particle concentration or solution ionic strength, suggesting that the chain growth process provides the energy required to overcome the kinetic trapping.
Next, we introduce a novel optical technique we term Quantitative Optical Anisotropy Imaging (QOAI). A fast and precise single-particle characterizing technique for anisotropic nanostructures, QOAI allows real-time tracking of particle orientation as well as the spectroscopic characterization of polarizabilities of nanoparticles on a microsecond timescale. The abilities of QOAI are demonstrated by the detection and the characterization of single gold nanorods. We also show that single particle diffusions and the process of particle binding to a wall can be tracked through QOAI. The rotational diffusivities of gold nanorods near the wall were determined by autocorrelation analysis, which shows that the diffusivity in the polar direction is slightly smaller than in the azimuthal direction. This result demonstrates that a detailed correlation analysis with QOAI may provide the opportunity to analyze both the translational and rotational motion of particles simultaneously, enabling true 3-dimensional orientation tracking.
Finally, optical methods including QOAI are applied to the investigation of magnetic assembly, demonstrating that optical anisotropy is generated during particle binding, which can be used as a probe of the magnetic assembly process. QOAI is employed to track the dynamics of magnetic clusters in real time, attempting to capture insights on the self-assembly of the magnetic nanoparticles. By turning the external magnetic field on and off, the processes of combining superparamagnetic colloidal nanoparticle clusters into chain assemblies are monitored along with the chain growth. This fast and orientation-sensitive single-particle measurement opens the door to detailed studies of self-assembly away from equilibrium.Doctor of Philosophy
Nanotechnology is the study and application of phenomena at the nanoscale, which is between 1 and 100 nm. Due to quantum effects, nanomaterials exhibit many interesting properties that cannot be found in bulk materials and are highly influenced by the shape of the nanostructures. One of the most promising strategies for forming complex nanostructures is to use smaller nanoparticles as building blocks. Therefore, significant efforts have been spent on the studies of the fabrication and modeling of the assembly of nanostructures. As a good starting point for analyzing the mechanism of self-assembly, we focus on the most basic structure, one-dimensional (1D) nanowires and chains. First, we demonstrate a simple method to fabricate one-dimensional magnetic chains from spherical magnetic nanoparticles in a rotating magnetic field. The growth mechanism of the nanochains is investigated, indicating the theory developed for chains formed with larger beads is not applicable at the nanoscale, and additional factors, such as the effect of temperature, need to be considered. Second, we introduce a fast, sensitive optical technique for characterizing anisotropic nanostructures. Because of their unique optical properties, gold nanorods are used to demonstrate the capabilities of the optical system. Not only static properties (orientation, aspect ratio), but also dynamics properties (rotational motion), of single gold nanorods are characterized quantitatively. Finally, this optical technique is extended to preliminary work on characterizing magnetic chain assembly. The processes of magnetic cluster binding and dissociation in a magnetic field are monitored and analyzed.
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Hochepied, Jean-François. „Nanocristaux de ferrites mixtes de cobalt et de zinc : évolution des propriétés magnétiques en fonction de l'occupation des sites“. Paris 6, 1999. http://www.theses.fr/1999PA066245.
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Azeggagh, Mohand. „Statique et dynamique d'assemblées de nanoparticules magnétiques en interactions“. Versailles-St Quentin en Yvelines, 2007. http://www.theses.fr/2007VERS0023.
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Nous avons étudié l'effet des interactions dipôle-dipôle (DDI) sur les propriétés statiques et dynamiques d'assemblées de nanoparticules magnétiques, tenant compte des distributions de volume et des axes d'anisotropies et du champ magnétique. Nous avons obtenu des expressions analytiques (approchées) de l'aimantation en fonction du champ, de l'anisotropie et des DDI que nous avons confrontées au calcul numérique (Monte Carlo). Nous avons montré qu'à cause des deux dernières contributions, l'aimantation ne peut être décrite par la loi de Langevin, fréquemment utilisée. Le comportement dynamique de l'assemblée a été étudié en tenant compte de l'effet des DDI sur le temps de relaxation longitudinale et sur l'aimantation zero-field-cooled (ZFC). Nous avons montré que les DDI diminuent le volume critique de l'assemblée qui sépare entre les populations de particules superparamagnétiques et bloquées. Il a été montré que le maximum de Tmax(H) subit un déplacement vers les basses valeurs du champ appliqué quand les DDI sont augmentées. Ce qui explique les observations expérimentales correspondantes et, en particulier, la modification du comportement de cette fonction d'une courbe en cloche à celle d'une fonction monotone décroissante avec les DDI. Nous avons souligné l'importance du rôle joué par l'amortissement en présence d'un champ transverse. De plus, en comparant les résultats obtenus sur des assemblées à anisotropie orientée avec celles à anisotropie aléatoire, nous avons montré l'importance de la texture sur la variation du volume critique d'une assemblée en interaction. Finalement, en utilisant des travaux récents sur la modélisation des effets de surface par une approche effective, nous avons étudié la compétition entre cette dernière et les DDI et avons fourni une explication plausible du phénomène observéWe have investigated the effects of dipole-dipole interactions (DDI) on the static and dynamic properties of an assembly of magnetic nanoparticles taking account of the volume and anisotropy axes distributions and the applied magnetic field. We have obtain (approximate) analytical expressions of the magnetization as a function of the applied field, the anisotropy and the intensity of DDI. We have shown that, because of the anisotropy and the interactions, the magnetization can not be described by the Langevin function commonly used in the literature. We have also used the numerical Monte Carlo method to validate these results. The dynamical behaviour of the assembly has been studied by investigating the effect of DDI on the longitudinal relaxation time and thereby on the zero-field-cooled (ZFC) magnetization. We have shown that the effect of DDI is to lower the critical volume of the assembly which separates the dominating populations of blocked and superparamagnetic particles. It has been shown that the maximum of Tmax(H) shifts towards low values of the applied field as the intensity of DDI increases. Our results explain the corresponding experimental observations. In particular, the temperature at the maximum of the ZFC magnetization, as a function of the applied field, changes from a bell-like to a monotonically decreasing curve when the intensity of DDI increases. We emphasized the important role played by damping in the presence of a transverse field provided here by the DDI. In addition, comparing the results for textured and random anisotropy distributions, we have shown that the anisotropy texture play an important role in the variation of the critical volume of an interacting assembly. Finally, using recent works modeling surface within a effective approach, we investigate the competition between the later and DDI and provide a plausible explanation of the observed phenomena
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Tritschler, Ulrich [Verfasser]. „Hierarchically Structured Composite Materials by Gluing of Anisotropic Nanoparticles / Ulrich Tritschler“. Konstanz : Bibliothek der Universität Konstanz, 2015. http://d-nb.info/1113109793/34.
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Fontana, Jacob Paul. „Self-assembly and characterization of anisotropic metamaterials“. Kent State University / OhioLINK, 2011. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=kent1294175153.
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