Academic literature on the topic 'Nanoparticules d'oxyde de fer – Synthèse (chimie)'

Les nanomatériaux deviennent de plus en plus courant dans la vie quotidienne et dans des domaines différents comme l’environnement pour la dépollution des eaux et des sols, le stockage de l’énergie pour les batteries ou le stockage de l’information pour la spintronique. Parmi les nanomatériaux, ceux présentant un caractère magnétique sont particulièrement étudiés notamment pour des applications dans le domaine biomédical. Ainsi, les nanoparticules d’oxyde de fer suscitent un grand intérêt scientifique pour le domaine biomédical du fait de leur biocompatibilité, de la simplicité de leur synthèse ainsi que de son faible coût. Leurs propriétés superparamagnétiques (pas d’aimantation à température ambiante) permettent leur utilisation à des fins de diagnostic (agent de contraste en IRM), thérapie (hyperthermie, vectorisation) ou les deux. Au cours de ces travaux de thèse, la première étape a consisté à développer une nouvelle méthode de synthèse de nanoparticules d’oxyde de fer superparamagnétiques fonctionnalisées et stables dans une solution aqueuse : la synthèse micro-onde. Pour permettre un développement optimisé de cette synthèse, un plan d’expériences a été réalisé. Les synthèses ont ensuite été caractérisées par différentes techniques (MET, DLS, DRX, IRTF, spectroscopie Raman, spectroscopie Mössbauer, ATG, caractérisations magnétiques) pour déterminer au mieux leurs propriétés physico-chimiques : les nanoparticules obtenues d’un diamètre compris entre 2,5 et 4 nm sont stables dans des solutions aqueuses. Dans une deuxième étape le comportement biologique de ces nanoparticules (internalisation cellulaire, cytotoxicité, activité mitochondriale) a été étudié. Puis, une étude de la relaxivité des nanoparticules synthétisées a été menée afin de pouvoir comparer leur efficacité à celle des agents de contraste commerciaux comme l’Endorem®
Nanomaterials are becoming more and more common in everyday life and in different fields such as the environment for water and soil decontamination, energy storage for batteries or information storage for spintronics. Among the nanomaterials, those with a magnetic character are particularly studied for applications in the biomedical field. Thus, iron oxide nanoparticles are of great scientific interest in the biomedical field because of their biocompatibility, the simplicity of their synthesis and their low cost. Their superparamagnetic properties (no magnetisation at room temperature) allow them to be used for diagnosis (MRI contrast agent), therapy (hyperthermia, vectorisation) or both. During this thesis, the first step was to develop a new method for the synthesis of superparamagnetic functionalized iron oxide nanoparticles that are stable in an aqueous solution: microwave synthesis. To allow an optimised development of this synthesis, an experimental design was carried out. The syntheses were then characterised by different techniques (TEM, DLS, XRD, FTIR, Raman spectroscopy, Mössbauer spectroscopy, TGA, magnetic measurements) to determine their physico-chemical properties as well as possible: the nanoparticles obtained with a diameter between 2.5 and 4 nm are stable in aqueous solutions. In a second step, the biological behaviour of these nanoparticles (cellular internalisation, cytotoxicity, mitochondrial activity) was studied. Then, a study of the relaxivity of the synthesised nanoparticles was carried out in order to be able to compare their effectiveness with that of commercial contrast agents such as Endorem®

Le travail présenté dans ce manuscrit s'inscrit dans un projet collaboratif entre l'Université de Toulouse et l'Université de Rabat. Le sujet porte sur le développement de nanoparticules d'oxydes métalliques (gamma-Fe2O3 et ZnO) pour des applications biomédicales (IRM et imagerie optique). Il s'agit en particulier de développer des approches permettant de rendre hydrophiles des nanoparticules hydrophobes synthétisées par voie organométallique et d'en étudier les propriétés. Dans un premier temps, des méthodologies d'échange de solvant pour transférer des nanoparticules de ZnO hydrophobes dans l'eau en utilisant des surfactants de type gémini ont été développées. Nous avons montré que la formation d'une seconde couche de ligand, méthodologie réputée pour être universelle, peut s'avérer complexe. L'utilisation de PEG-amine rend directement les nanoparticules d'oxyde de fer hydrosolubles. Dans un second temps, les propriétés physiques (optiques ou magnétiques) de ces nanoparticules ont été étudiées aussi bien en milieu organique que dans l'eau. En particulier, nous avons montré que les propriétés optiques des nanoparticules de ZnO ne dépendaient pas du solvant mais dépendaient très fortement de leur état de surface. Le premier exemple de photocommutation des nanoparticules de ZnO en utilisant un photochrome de type diarylethene a été obtenu. Enfin, des nanoparticules stables en solution tampon ont été obtenues et les premières visualisations des nanoparticules de ZnO en microscopie de fluorescence ont été réalisées. Les nanoparticules d'oxyde de fer ont également été évaluées comme agent de contraste en IRM
This manuscript describes a collaborative work between the University of Toulouse and the University of Rabat. This work is devoted to the development of metal oxide nanoparticles (gamma-Fe2O3 and ZnO) for biological applications (MRI or optical imaging). It focuses in particular on the development of methodologies for transforming hydrophobic nanoparticles prepared following organometallic chemistry to hydrophilic ones, and to study their properties. Methodologies of solvent exchange to transfer ZnO hydrophobic nanoparticles into water using Gémini ligand have been first developed. The well known "double layer" strategy turned to be much more complicated as expected. The use of amino-PEG surfactants leads to the direct formation of water-dispersible iron oxide nanoparticles. In a second step, the physical properties (optical or magnetic properties) of such nanoparticles were studied either in organic media or in water. In particular, we demonstrated that the optical properties of the ZnO nanoparticles are independent of the solvent but strongly depend on the surface state of the nanoparticles. The first example of a photocommutation of ZnO nanoparticles by a diarylethene photochromic dye has been described. Finally, ZnO nanoparticles stables in buffered solutions have been obtained and the first observation with a fluorescence microscope performed. The iron oxide nanoparticles have been tested as MRI contrast agents

Les nanoparticules (NPs) d’oxyde de fer susceptibles de présenter un comportement superparamagnétique ont connu ces dernières années un intérêt considérable en vue de leur application en nanomédecine. Leurs propriétés magnétiques et biocompatibilités permettent notamment leur utilisation à des fins de diagnostic (IRM, imagerie optique et nucléaire…) et aussi de thérapie (hyperthermie, nano vectorisation…). L’objectif de cette thèse a été d’étudier l’influence des paramètres de synthèse sur les propriétés finales des NPs d’oxyde de fer magnétique dopé au zinc. Cette étude avait plus particulièrement pour but l’optimisation des méthodes de synthèse qui sont la coprécipitation et la décomposition thermique. A ce sujet, la caractérisation des NPs par diverses techniques a permis notamment d’étudier les liens entre la taille, la forme, la composition chimique d’une part, et les propriétés magnétiques des NPs d’autre part. Dans un deuxième temps, la fonctionnalisation des NPs qui est une étape indispensable pour assurer leurs biocompatibilités a été réalisée, elle était suivie par des mesures d’hyperthermie magnétique
The superparamagnetic iron oxide nanoparticles (NPs) are a class of nanomaterials with a high interest in the nanomedicine field. Their magnetic properties and biocompatibility recommend them as potential candidates for diagnostics purposes (MRI, optical or nuclear Imaging ...) and therapy (hyperthermia, nanovectorization...). The aim of this thesis was to study the influence of the synthesis parameters on the final properties of magnetic zinc doped iron oxide nanoparticles. Two synthesis methods were considered, the co-precipitation and the thermal decomposition. The characterization of the obtained nanoparticles by complementary techniques allowed us to propose a consistent relationship between the size, shape and chemical composition on the one hand, and the magnetic properties of the nanoparticles on the other hand. The functionalization of NPs, that is a crucial step for ensuring their biocompatibility and use in magnetic hyperthermia, was also realised and the hyperthermia properties were measured on some typical nanoparticles

Les aciers ODS (Oxide Dispersed Strengthened Steels), renforcés par des dispersions de nano-oxydes métalliques (à base d'éléments Y, Ti et O), sont des matériaux prometteurs pour les réacteurs nucléaires de génération IV. La compréhension fine des mécanismes mis en jeu lors de la précipitation de ces nano-oxydes permettrait d'améliorer la fabrication et les propriétés mécaniques de ces aciers ODS, avec un fort impact économique en vue de leur industrialisation. Pour étudier expérimentalement ces mécanismes, une approche analytique par implantation ionique est utilisée dans cette étude, permettant de contrôler différents paramètres de synthèse de ces précipités comme la température et leur concentration. Ce projet a permis de démontrer la faisabilité de cette méthode et d'étudier le comportement d'alliages modèles (à base d'oxyde d'aluminium) sous recuit thermique. Des alliages Fe-10Cr de haute pureté ont été implantés avec des ions Al et O à température ambiante. Les observations de microscopie électronique en transmission ont montré que des nano-oxydes apparaissent dans la matrice de Fe-10Cr dès l'implantation à température ambiante, sans recuit subséquent. Les défauts créés lors de l'implantation ionique sont à l'origine de la mobilité des éléments introduits, permettant la nucléation de ces nanoparticules, de quelques nm de diamètre. Ces nanoparticules sont composées d'aluminium et d'oxygène, et également de chrome. Les examens en haute résolution montrent que leur structure cristallographique correspond à celle d'un composé hors équilibre de l'oxyde d'aluminium (de type γ-Al₂O₃). Les traitements thermiques effectués après implantation induisent une croissance de la taille de ces nano-oxydes, et un changement de phase qui tend vers la structure d'équilibre (de type α-Al₂O₃). Ces résultats sur des alliages modèles s'appliquent entièrement aux matériaux industriels : en effet l'implantation ionique reproduit les conditions du broyage, et les traitements thermiques sont à des températures équivalentes à celles des traitements d'élaboration thermo-mécaniques. Un mécanisme de la précipitation de nano-oxydes dispersés dans des alliages ODS est proposé dans ce manuscrit
ODS (Oxide Dispersed Strengthened) steels, which are reinforced with metal dispersions of nano-oxides (based on Y, Ti and O elements), are promising materials for future nuclear reactors. The detailed understanding of the mechanisms involved in the precipitation of these nano-oxides would improve manufacturing and mechanical properties of these ODS steels, with a strong economic impact for their industrialization. To experimentally study these mechanisms, an analytical approach by ion implantation is used, to control various parameters of synthesis of these precipitates as the temperature and concentration. This study demonstrated the feasibility of this method and concerned the behaviour of alloys models (based on aluminium oxide) under thermal annealing. High purity Fe-10Cr alloys were implanted with Al and O ions at room temperature. Transmission electron microscopy observations showed that the nano-oxides appear in the Fe-10Cr matrix upon ion implantation at room temperature without subsequent annealing. The mobility of implanted elements is caused by the defects created during ion implantation, allowing the nucleation of these nanoparticles, of a few nm in diameter. These nanoparticles are composed of aluminium and oxygen, and also chromium. The high-resolution experiments show that their crystallographic structure is that of a non-equilibrium compound of aluminium oxide (cubic γ-Al₂O₃ type). The heat treatment performed after implantation induces the growth of the nano-sized oxides, and a phase change that tends to balance to the equilibrium structure (hexagonal α-Al₂O₃ type). These results on model alloys are fully applicable to industrial materials: indeed ion implantation reproduces the conditions of milling and heat treatments are at equivalent temperatures to those of thermo-mechanical treatments. A mechanism involving the precipitation of nano-oxide dispersed in ODS alloys is proposed in this manuscript based on the obtained experimental results, and the existing literature

Actuellement, on observe le développement de nouveaux matériaux, à savoir les matériaux actifs, au travers de divers processus et applications. Par exemple, l’utilisation de nanoparticules de fer (NanoFe) absorbantes d’O2 dans le cadre de l’emballage actif, implique la maîtrise de plusieurs paramètres pour une application en tant que matériau actif. En effet, il est indispensable d’avoir une très bonne compréhension des mécanismes d’oxydation et de consommation d’O2, de pouvoir quantifier les capacités d’absorption ainsi que la vitesse d’absorption d’O2. Bien que nécessaires, ces deux paramètres n’ont été jusqu’à présent que peu caractérisés et encore moins mis en relation avec les propriétés morphologiques (tailles, surface spécifique, etc) et physico-chimiques (tel que l’état du fer) des nanoparticules de fer mises en oeuvre.Dans le but de concevoir à façon un film d’emballage monocouche absorbeur d’O2, ce travail vise à combiner une barrière passive, liée au phénomène de tortuosité induit par la présence des lamelles d’argile dispersées dans une matrice polymérique et une barrière active, liée à l’absorption d’oxygène par les NanoFe synthétisées. Les Nano-Fe ont été synthétisées par réduction chimique au Borohydrure de sodium sur support d’argile Montmorillonite (MMT). La caractérisation MET a révélé la formation d'agrégats de nanoparticules de fer d'une taille moyenne de 57 ± 17 nm dispersées sur la surface des MMT. La cinétique Mössbauer sur la poudre MMT-Fe confirme que les différentes phases du fer (Fe0 et FeII) dans les nanoparticules de fer ne s'oxydent pas à la même vitesse. Cela a permis d’ajuster le modèle mathématique de prédiction des propriétés d’absorption de l’O2. L'étude de propriétés d'absorption d’O2 sur les poudres a montré que la constante de réaction (k), le coefficient de proportionnalité (n) et les capacités d'absorption d’O2 sont du même ordre de grandeur pour la poudre humide, séchée et stockée. Les films nanocomposites préparés à partir des poudres séchées de MMT-Fe synthétisées, incorporées dans un polymère de LLDPE ont montré une bonne capacité d’absorption, mais inférieure à celle de la poudre seule, lié à l’oxydation avancée du fer dans ces films, confirmée par la spectroscopie Mössbauer (les films sont oxydés à 60% contre 30% pour les poudres). Un modèle numérique utilisant la seconde loi de Fick couplée au système d’équations de cinétique chimique obtenue sur la poudre, a permis de prédire le phénomène de diffusion et réaction de l'oxygène dans des films réalisés. Ce modèle est comparé aux données expérimentales obtenues par oxydation de films. En parallèle, une étude de la cinétique d'absorption d’absorbeurs d’O2 commerciaux, couramment utilisés dans les emballages sous atmosphère modifiée, a été effectuée. Sur ces systèmes commerciaux, la cinétique d'absorption a été décrite aussi par une réaction de cinétique de second ordre avec un comportement de type Arrhenius pour l’effet de la température. Toutefois, la spectroscopie Mössbauer a révélé que, dans ce cas-là, seule l’espèce Fe0 était prépondérante pour décrire la cinétique (celle de FeII étant négligeable tant elle est rapide). Nous avons montré pour la première fois, que la spectroscopie de Mössbauer peut être couplée avec succès à la mesure de l'oxygène afin de caractériser in situ l’oxydation du fer, sa spéciation et la capacité d’absorption d’O2. Cette configuration associant spectroscopie de Mössbauer et mesure de l’oxygène ont fourni des informations précieuses sur les mécanismes réactionnels régissant les absorbeurs d’O2. Tous ces résultats auront des implications importantes pour la compréhension de l’absorption d’oxygène dans le système actif absorbeur d’O2
Currently, we are seeing the development of new materials, namely active materials, through various processes and applications. Among these active materials, the use of O2 scavenging iron nanoparticles (NanoFe) as required knowledge of several parameters for efficient application in the field of food packaging such as knowledge about oxidation mechanism and O2 consumption rate. These parameters are necessary to be able to quantify the absorption capacity and absorption rate of O2. Although necessary, these two parameters have so far been little characterized and even less related to the morphological (size, specific surface, etc.) and physico-chemical properties (such as the iron speciation) of iron nanoparticles implemented.In order to tailor nanocomposite film with O2 scavenging properties, this work aims to combine a passive barrier, related to the phenomenon of tortuosity induced by the presence of clay platelets dispersed in a polymeric matrix and an active barrier, related to oxygen uptake by synthesized NanoFe. Nano-Fe were synthesized by chemical reduction with sodium borohydride on Montmorillonite clay (MMT) support. The TEM characterization revealed the formation of iron nanoparticle aggregates with an average size of 57 ± 17 nm scattered on the MMT surface. The Mössbauer kinetics on the MMT-Fe powder confirms that the different iron phases (Fe0 and FeII) in the iron nanoparticles do not oxidize at the same speed. This allowed to adjust the mathematical model of O2 absorption properties prediction. The study of O2 absorption properties on powders has shown that the reaction constant (k), the proportionality coefficient (n) and the O2 absorption capacities are of the same order of magnitude for the wet, dried and stored powders. The nanocomposite films prepared from the synthesized MMT-Fe dried powders incorporated in a LLDPE polymer showed good absorption capacity, but lower than that of the fresh powder, related to the advanced oxidation of iron in these films, confirmed by Mössbauer spectroscopy (films are 60% oxidized versus 30% for powders). A numerical model using the second law of Fick coupled to the system of chemical kinetics equations obtained on the powder, made it possible to predict the phenomenon of diffusion and reaction of oxygen in films produced. This model was compared with experimental data obtained by measuring O2 absorption by films. In parallel, a study of the absorption kinetics of commercial O2 scavengers, commonly used in modified atmosphere packaging, was carried out. On these commercial systems, absorption kinetics has also been described by a second-order kinetic reaction with Arrhenius-like behavior for the effect of temperature. Mössbauer spectroscopy revealed that, in this case, only the Fe0 species were predominant to describe the kinetics (that of FeII being negligible as it was fast). We have shown for the first time that Mössbauer spectroscopy can be successfully coupled to the measurement of oxygen in order to characterize iron oxidation, speciation and O2 absorption capacity in situ. This configuration associating Mössbauer spectroscopy and oxygen measurement provided valuable information on the reaction mechanisms governing the O2 absorbers. All of these results will have important implications for understanding oxygen uptake in the active O2 absorber system

Le domaine des matériaux fonctionnels est en constante recherche de matériaux aux propriétés novatrices. Selon les fonctions visées, il est avantageux de combiner des propriétés de la matière, normalement présentes dans des matériaux différents. Afin de combiner à la fois les propriétés optiques et d’exaltation de la fluorescence des plasmons localisés des particules de métaux nobles et les propriétés magnétiques des particules d’oxyde de fer, des essais de synthèses de particules à structure cœur-coquille sont réalisés. Les objectifs du projet sont la synthèse de cœurs de magnétite d’une taille d’environ 20 nm et le recouvrement de ces cœurs par une coquille d’or uniforme. Les résultats démontrent que le contrôle de la taille des particules magnétiques par coprécipitation est difficile et, en modifiant certains paramètres, entraîne la formation de particules octaédriques de 20 à 200 nanomètres. De plus, la croissance directe d’une coquille d’or en milieu aqueux semble grandement défavorisée.

Dans une première partie, la synthèse, par co-précipitation suivi d’un traitement hydrothermal, de nanoparticules de magnétite avec des tailles et des distributions de taille contrôlées a été mise en point en faisant varier divers paramètres tels que le pH, la nature de la base et le rapport Base/Fe. Des nanoparticules de 12 (± 2) nm mais surtout de 39 (± 5) nm avec une composition moyenne Fe2,95O4 et constituées d’un coeur de magnétite stoechiométrique et d’une couche extérieure oxydée ont été obtenues. Dans une deuxième partie, une méthodologie a été mise en place pour greffer à la surface des nanoparticules des molécules organiques fonctionnelles avec une liaison forte et directe. Nous avons testé différents agents de couplage : le groupement carboxylate généralement le plus utilisé et des groupements phosphate et phosphonate. Nous avons montré que ces derniers permettaient un ancrage plus fort à la surface de la nanoparticule et un taux de greffage plus élevé que l’agent de couplage carboxylate. Le greffage se fait principalement par interaction avec les ions Fe3+ des sites Oh des plans (111) les plus denses. Les propriétés magnétiques ne sont pas modifiées avec le phosphonate et le phosphate, alors que le carboxylate induit un «canting» de spin dans la couche oxydée diminuant l’aimantation. L'optimisation des conditions de greffage a conduit à des suspensions très stables dans l’eau et le THF
In the first part, magnetite nanoparticles with controlled size have been synthesized by co-precipitation followed by hydrothermal treatment. By varying different parameters like the pH, the nature of the bases and the Base/Fe ratio, we were able to obtain, nanoparticles with an average size of 12 (± 2) nm but especially of 39 (± 5) nm with global composition: Fe2. 95O4 which can be described by a core-shell system with stoechiometric magnetite as core and oxidized layer as shell. In the second part, we report, our results on the direct and strong bonding of functional organic molecules onto the surface of this nanoparticles using either phosphate, phosphonate or carboxylate groups as coupling agents. These studies have shown that the nanoparticles functionalised by a phosphate or phosphonate groups allowed stronger bonding on the surface of the nanoparticles, higher grafting rate than the carboxylate groups and especially the conservation of the magnetic properties. The grafting occurs mainly by interaction with the Fe3+ in octahedral sites present in the (111) denser plane. The magnetic properties are not modified with phosphonate and phosphate, whereas the carboxylate induce a canting of spin in the oxidized layer decreasing magnetization. Optimisation of grafting conditions has conducted to very stable suspensions in water and THF

Du fait de leurs nombreuses applications, notamment dans le domaine biomédical, beaucoup d'études actuelles visent à la compréhension et à l'amélioration des propriétés magnétiques de nanoparticules d'oxyde de fer de structure spinelle. En effet, le fort rapport surface/volume, inhérent à la réduction en taille dans le domaine du nanomètre, et la présence de défauts cristallins ont une influence déterminante sur les propriétés magnétiques des particules. Ceci s'explique notamment par la présence de spins en situation de couplage faible, désalignés, qui sont responsables d'une réduction de l'aimantation à saturation. Lors de cette thèse, une stratégie de " recuit protégé " de nanoparticules de maghémite et de ferrite de cobalt a été mise en œuvre afin d'améliorer leur cristallinité et/ou de changer leur composition locale et ce sans grossissement ni agglomération des grains. Une matrice de silice produite par voie sol-gel a été retenue car elle est diamagnétique mais également réfractaire et inerte. Le recuit à haute température des composites a tout d'abord permis d'étudier l'impact de différents défauts structuraux sur les propriétés magnétiques. Il a ainsi été montré que pour des nanoparticules de maghémite, la mise en ordre des lacunes de fer et les changements d'état de surface liés à la déshydroxylation des particules avaient des effets antagonistes. Le premier effet, prédominant pour des particules de 14 nm, tend à augmenter la valeur de l'aimantation, alors que le second, prépondérant pour les particules de 7 nm, induit une propagation de la couche de spins désalignés de surface et donc une diminution de l'aimantation. Dans le cas du ferrite de cobalt, un autre paramètre, la répartition cationique pourrait avoir un impact sur le désalignement des spins. Un recuit à 800°C n'a cependant pas permis une forte augmentation du taux d'inversion, probablement du fait du caractère réfractaire de CoFe2O4. Cette même stratégie de recuit protégé a également permis de moduler les propriétés magnétiques de particules de maghémite par dopage avec des ions Co2+. Une augmentation progressive de la constante d'anisotropie, jusqu'à un facteur 3,5, a ainsi été observée du fait de la diffusion des ions Co2+ dans la structure spinelle
Because of their promising applications, particularly in the field of biomedicine, many research activities are currently focused in understanding and improving the magnetic properties of iron oxide nanoparticles. The large surface/volume ratio, inherent to the size reduction at the nanometer scale, and crystalline defects have a significant influence on the magnetic properties of these particles, because they give rise to weakly coupled and misaligned spins, which are responsible for low saturation magnetization values. In the course of this PhD project, a strategy of protected annealing was investigated to improve the crystallinity and/or to change the local composition of maghemite and cobalt ferrite nanoparticles, without agglomeration or grain growth. A diamagnetic, refractory and inert sol-gel silica matrix was selected. The high-temperature annealing of the composite samples was first used to study the impact of various structural defects on the magnetic properties. We showed that for maghemite nanoparticles, ordering of Fe vacancies and changes in the surface state, as a result of dehydration, had opposite effects. Vacancy ordering predominates for particles of 14 nm and tends to increase magnetization values, while the removal of surface hydroxyl groups, predominant for particles of 7 nm, induces the propagation of the outer shell made of misaligned spins toward the center of the particles, thus decreasing magnetization values. In the case of cobalt ferrite, the Co-Fe ions distribution may also have an impact on spin misalignment. However, an 800°C annealing did not induced a large increase in inversion degree, probably because of the refractory nature of CoFe2O4. This strategy of protected annealing also allowed modulating the magnetic properties of maghemite particles upon cobalt doping. A progressive increase of the anisotropy constant, up to 3. 5 times, was observed as a result of the diffusion of Co2+ ions into the spinel structure

Du fait de leurs nombreuses applications, notamment dans le domaine biomédical, beaucoup d'études actuelles visent à la compréhension et à l'amélioration des propriétés magnétiques de nanoparticules d'oxyde de fer de structure spinelle. En effet, le fort rapport surface/volume, inhérent à la réduction en taille dans le domaine du nanomètre, et la présence de défauts cristallins ont une influence déterminante sur les propriétés magnétiques des particules. Ceci s'explique notamment par la présence de spins en situation de couplage faible, désalignés, qui sont responsables d'une réduction de l'aimantation à saturation. Lors de cette thèse, une stratégie de " recuit protégé " de nanoparticules de maghémite et de ferrite de cobalt a été mise en œuvre afin d'améliorer leur cristallinité et/ou de changer leur composition locale et ce sans grossissement ni agglomération des grains. Une matrice de silice produite par voie sol-gel a été retenue car elle est diamagnétique mais également réfractaire et inerte. Le recuit à haute température des composites a tout d'abord permis d'étudier l'impact de différents défauts structuraux sur les propriétés magnétiques. Il a ainsi été montré que pour des nanoparticules de maghémite, la mise en ordre des lacunes de fer et les changements d'état de surface liés à la déshydroxylation des particules avaient des effets antagonistes. Le premier effet, prédominant pour des particules de 14 nm, tend à augmenter la valeur de l'aimantation, alors que le second, prépondérant pour les particules de 7 nm, induit une propagation de la couche de spins désalignés de surface et donc une diminution de l'aimantation. Dans le cas du ferrite de cobalt, un autre paramètre, la répartition cationique pourrait avoir un impact sur le désalignement des spins. Un recuit à 800°C n'a cependant pas permis une forte augmentation du taux d'inversion, probablement du fait du caractère réfractaire de CoFe2O4. Cette même stratégie de recuit protégé a également permis de moduler les propriétés magnétiques de particules de maghémite par dopage avec des ions Co2+. Une augmentation progressive de la constante d'anisotropie, jusqu'à un facteur 3,5, a ainsi été observée du fait de la diffusion des ions Co2+ dans la structure spinelle.

Nous avons étudié la stabilisation de microbulles d'air par les tensioactifs semi-fluorés CF3(CF2)n-1(CH2)mOP(O)(OH)2 (FnHmPhos, où n = 8, 10, m = 2) et des nanoparticules magnétiques d'oxyde de fer et de ferrite de cobalt. Ces nouveaux objets combinant propriétés acoustiques et magnétiques pourraient servir d'agent de contraste à la fois en échographie et en imagerie IRM. Nous avons étudié des propriétés physico-chimiques des tensioactifs en solution et à l'interface aireau. Nous avons montré par tensiométrie dynamique et par des études de films de Langmuir que les tensioactifs F8H2Phos et F10H2Phos forment des monocouches dont le module élastique est très élevé, ce qui favorise la stabilisation de bulles de petite taille ainsi que de bulles non-sphériques. Nous avons proposé une approche de dégonflement/gonflement contrôlé en faisant varier la pression dans la bulle par la température et nous avons étudié le froissement de la paroi des bulles pendant le dégonflement. Des microbulles portant des nanoparticules ont été obtenues dans une suspension des nanoparticules d'oxyde de fer ou de ferrite de cobalt en présence de F8H2Phos ou F10H2Phos, en déstabilisant la suspension par NaCl, ce qui permet de diminuer la barrière électrostatique entre les nanoparticules et la surface des bulles et de favoriser l'adsorption. Les microbulles obtenues sont stables pendant plus d'une semaine grâce à la paroi rigide des nanoparticules.