Dissertations / Theses on the topic 'Nanostructures - Surfaces'
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Jackson, Richard James. "Engineering nanostructures for biological sensor surfaces." Thesis, University of Newcastle Upon Tyne, 2006. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.430773.
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Nemitz, Ian R. "Liquid Crystals: Surfaces, Nanostructures, and Chirality." Case Western Reserve University School of Graduate Studies / OhioLINK, 2017. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=case1480686661255562.
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Nemitz, Ian Robert. "Cristaux liquides : surfaces, nanostructures et chiralité." Thesis, Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066586/document.
Full textAbstract:
Cette thèse se concentre sur les cristaux liquides (CLs), leurs propriétés chirales et leurs interactions avec des surfaces et des nanostructures. Des cellules nématiques torsadées ont été remplies d'un CL dopé avec la molécule chirale CB15, qui compense la torsion imposée. Les résultats indiquent qu'un effet électroclinique (ECE) existe près de la surface en présence de molécules déracémisables conformes. Des mesures ECE ont aussi été réalisées afin de déterminer la réponse en ECE dans un CL dopé avec des organosilicates mésoporeux périodiques (OMP) chiraux. Les données montrent que la source principale du signal émane de l'extérieur des OMP plutôt que de leurs c¿urs. Un ECE est mesuré pour des CLs chiraux au-delà de leur température de transition de phase nématique/isotrope de bulk, et est observable dans les couches paranématiques induites par les substrats causant un alignement planaire. Nous avons dopé des stries huileuses de smectique A avec du CB15. Lors de ce dopage chiral, l'orientation des stries tourne d'un angle dépendant de la température, augmentant avec la concentration et maximum juste en-dessous de la température de transition smectique A/nématique. Ceci est expliqué comme une manifestation de l'ECE de surface sous la structure de strie huileuse permettant une rotation de cette dernière. Enfin, une structure innovante dans un système hybride aligné a été observée en-dessous de la température de transition Smectique A/Smectique C. Cette structure correspond à des stries périodiques sombres et claires perpendiculaires aux stries huileuses, éliminant les traces optiques des stries huileuses. Une origine possible de ces stries est présentéeThis dissertation focuses on liquid crystals (LCs), specifically their chiral properties and interactions with surfaces and nanostructures. Nematic twist cells were filled with a LC doped with the chiral molecule CB15, which compensates for the imposed twist. Using the electroclinic effect (ECE), results indicate that an ECE always exists near the surface in twist cells containing conformationally deracemizable molecules. ECE measurements were also performed to determine the source of the ECE response in a LC doped with chiral periodic mesoporous organosilica (PMO). The data show that the main source of the signal emanates from outside the PMO, and not inside the PMO pores. An ECE also is reported for chiral LCs above their bulk chiral isotropic–nematic phase transition, and is observable in the paranematic layers induced by the planar-aligning substrates. Optical microscopy measurements were performed on smectic-A oily streaks doped with CB15. When chirally doped, the stripe orientation rotated by a temperature dependent angle: This angle increased with concentration, was largest just below the nematic – smectic-A transition, and stabilized to near zero within ~1C below TNA. This is explained as a manifestation of a surface ECE. Finally, a novel structure in a hybrid aligned system was observed below the Smectic-A – Smectic-C transition. The structure appeared as periodic dark and light streaks running perpendicular to the oily streaks, and formed by extending discretely from one oily streak to the next, eliminating optical evidence of the oily streaks. At lower temperatures the streaks undulated in a 2D chiral pattern. A possible origin of these streaks is presented
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Nolan, John William. "Contacting and imaging nanostructures on silicon surfaces." Thesis, University of Nottingham, 2002. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.275970.
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Bergman, Kathryn N. "Biomineralization of inorganic nanostructures using protein surfaces." Thesis, Atlanta, Ga. : Georgia Institute of Technology, 2008. http://hdl.handle.net/1853/22674.
Full textAbstract:
Thesis (M. S.)--Materials Science and Engineering, Georgia Institute of Technology, 2008.Committee Chair: Tsukruk, Vladimir; Committee Member: Kalaitzidou, Kyriaki; Committee Member: Valeria Milam.
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Ramasubramaniam, Ashwin. "Dynamics and stability of nanostructures on crystal surfaces /." View online version; access limited to Brown University users, 2005. http://wwwlib.umi.com/dissertations/fullcit/3174661.
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Wieland, Maria B. "Formation and deposition of polymer nanostructures on surfaces." Thesis, University of Nottingham, 2015. http://eprints.nottingham.ac.uk/30689/.
Full textAbstract:
In this thesis different routes to the formation of extended two-dimensional polymers via on-surface coupling reactions are presented. Polyphenylene networks formed by the molecules tri-(bromo-phenyl)-benzene via on-surface Ullmann coupling reactions are investigated with scanning tunnelling microscopy. The polyphenylene networks with near complete surface coverage exhibit a vitreous structure. The network is composed of linked molecules forming polygons with four to eight edges. A different set of covalently bound molecular nanostructures can be formed on a surface upon thermal activation of porphyrin building blocks. Porphyrin molecules are covalently linked to form one dimensional chains or extended networks using either Ullmann-type coupling reactions to link brominated phenyl sidegroups, or Glaser-Hay-type coupling to form butadiene links via reaction of two phenyl-ethylene sidegroups. The resulting polymers are investigated with scanning tunnelling microscopy and Raman spectroscopy. In a complementary strand of research it is shown that thin films of C60 can promote adhesion between a gold thin film deposited on mica and a solution-deposited layer of the elastomer polymethyldisolaxane (PDMS). This molecular adhesion facilitates the removal of the gold film from the mica support by peeling and provides a new approach to template stripping which avoids the use of conventional adhesive layers. The fullerene adhesion layers may also be used to remove organic monolayers and thin films as well as two-dimensional polymers such as the porphyrin networks discussed previously. Following the removal from the mica support the monolayers may be isolated and transferred to a dielectric surface by etching of the gold thin film, mechanical transfer and removal of the fullerene layer by annealing/dissolution. The use of this molecular adhesive layer provides a new route to transfer polymeric films from metal substrates to other surfaces. A different set of experiments investigated porphyrin nanorings and their interaction with C60 on a gold surface. Solvent-induced aggregates of nanoring cyclic polymers may be transferred by electrospray deposition to a surface where they adsorb as three dimensional columnar stacks. The observed stack height varies from single rings to three stacked rings. Those stacked layers of cyclic porphyrin nanorings constitute nanoscale receptacles with variable height and diameter which preferentially adsorb sublimed C60 molecules. Using scanning tunnelling microscopy the filling capacity of these nanoring traps is determined, as is the dependence of adsorbate capture on stack height and diameter.
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Hamid, Firas Abdel. "Surfaces d’alliages métalliques complexes : nanostructures et croissance moléculaire." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0155.
Full textAbstract:
Les alliages métalliques complexes (CMAs) sont des intermétalliques dont la maille élémentaire est caractérisée par un grand nombre d’atomes ainsi qu’une sous-structure en agrégats de haute symétrie. Les quasicristaux et leurs approximants périodiques font partie de cette classe de matériaux. Ici, nous avons étudié la structure atomique et électronique de la surface (100) d’un composé cage Ce3Pd20Si6 qui peut être également considéré comme un CMA. Sa structure est décrite par un assemblage de cages - Pd12Si6 et Pd16 – enfermant les atomes de Ce. La surface est analysée en utilisant des méthodes expérimentales d’analyse sous ultravide comme la photoémission, la diffraction d’électrons et la microscopie à effet tunnel (STM), ainsi que des méthodes de simulations atomistiques basées sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT). On trouve que la surface se forme par troncature du volume en des plans spécifiques qui conservent le sous-réseau de cage de type Pd12Si6, avec des atomes de Pd supplémentaires qui rendent la surface plus compacte. L’analyse de la fonction de localisation électronique et des volumes et charges de Bader montrent que, bien que le système soit clairement métallique, la structure de la surface est influencée par les interactions entre les atomes de Pd et Si formant les cages Pd12Si6. Du fait de la préservation de ces cages, la surface présente une nanostructuration intrinsèque, de périodicité légèrement inférieure au nanomètre. Cette surface est ensuite utilisée comme patron pour essayer de former des films moléculaires auto-organisés. Des premiers résultats sont présentés concernant l’auto-assemblage de C60 et de son dérivé (PTBC) sur différents substrats, Ce3Pd20Si6(100) mais aussi les surfaces d’ordre 5 des phases icosaédriques i-AlCuFe et i-AgInYb ainsi que les surfaces hexagonales simples Cu(111) et Au(111). Des modèles simples sont proposés pour décrire les structures formées par les PTBC sur Cu(111) et Au(111). Les dépôts de C60 sur la surface Ce3Pd20Si6(100) conduit à la formation de deux domaines rotationnels de structure hexagonale très faiblement organisés, alors que PTBC donne des films amorphes. Pour PTBC déposées sur les surfaces quasicristallines, on trouve dans les deux cas que les molécules sont orientées selon les axes de symétrie du substrat à bas taux de couverture. L’accord de symétrie molécules/substrat est essentiel. Lorsque la monocouche est saturée, le film est soit amorphe sur i-AlCuFe soit quasipériodique sur i-AgInYb mais avec beaucoup de désordreComplex metallic alloys (CMAs) are intermetallics with a unit cell characterized by a large number of atoms and a substructure of atomic clusters of high symmetry. Quasicrystals and their periodic approximants are part of this class of materials. Here, we have investigated the atomic and electronic structure of the (100) surface of a cage compound Ce3Pd20Si6 which can be also considered as a CMA. The assembly of Pd12Si6 and Pd16 cages in which guest Ce atoms are located describes its structure. The surface is analyzed using experimental methods under ultrahigh vacuum as well as atomistic simulations based on density functional theory (DFT). The surface forms at corrugated planes of the bulk structure that preserve intact the Pd12Si6 cages, with additional Pd surface atoms. It is concluded that despite this Pd-based cage compound being clearly metallic, stronger interactions between Pd and Si atoms on the host cage structure significantly influence its surface structure. Due to the cage preservation, the surface presents an intrinsic nanostructuration with a periodicity slightly less than one nanometer. This surface is further used as a pattern in an attempt to form self-organized molecular films. First results are presented concerning the self-assembly of C60 and its derivative (PTBC) on different substrates, including Ce3Pd20Si6(100) but also 5-fold surfaces of icosahedral phases i-AlCuFe and i-AgInYb and simple Cu (111) and Au (111) surfaces. Simple models are proposed to describe the structures formed by PTBC on Cu (111) and Au (111). C60 deposited on Ce3Pd20Si6(100) leads to the formation of hexagonal nanodomains,while PTBC leads to amorphous films. For PTBC deposited on quasicrystalline surfaces, preferential adsorption occurs at low coverage at 5-fold symmetric sites, dictated by symmetry matching between molecules and substrates. When the monolayer is saturated however, the film is either amorphous on i-AlCuFe or quasiperiodic on i-AgInYb, but with a large amount of disorder
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Rohart, Stanislas. "Croissance et magnétisme de nanostructures organisées sur surfaces cristallines." Phd thesis, Université Paris-Diderot - Paris VII, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00010738.
Full textAbstract:
Dans ce travail de thèse, nous nous intéressons à l'élaboration de réseaux de nanoplots magnétiques, afin d'en étudier les propriétés magnétiques. Les nanoplots sont élaborés sur Au(788), une surface spontanément pré-structurée et qui permet la croissance de réseaux avec un ordre à grande distance et une distribution de taille étroite. La première partie de ce travail consiste à étudier les mécanismes qui conduisent à la croissance organisée sur un réseau de pièges ponctuels. Nous établissons le lien entre la plage de température qui permet d'observer la croissance organisée et les paramètres énergétiques du problème. Ensuite, grâce à des études exhaustives de la croissance en fonction de la température de substrat, réalisées à l'aide d'un Microscope à Effet Tunnel à température variable, nous étudions la croissance du cobalt et du fer sur Au(788). La comparaison avec des simulations multi-échelles (Dynamique Moléculaire, Monte Carlo cinétique) nous permet alors de déterminer les mécanismes atomiques à l'origine de l'organisation. La deuxième partie de ce travail est consacrée à l'étude du magnétisme des nanostructures que nous savons former, et plus particulièrement à la détermination du lien entre la morphologie des plots et leur énergie d'anisotropie magnétique (MAE). Après une étude sur les limites du modèle du macromoment et du retournement cohérent de l'aimantation habituellement utilisé pour les nanostructures, nous nous intéressons aux propriétés magnétiques de nanoplots contenant une centaine d'atomes de cobalt. Grâce à la mesure de cycles d'hystérésis à différentes températures, nous déduisons la distribution de MAE dans l'échantillon. Celle-ci est large, contrairement à des résultats précédents sur des îlots plus gros. La comparaison avec la distribution de taille des îlots implique une relation non triviale entre la taille des îlots et leur MAE.
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Basagni, Andrea. "Covalent stabilization of 2D self-assembled nanostructures on surfaces." Doctoral thesis, Università degli studi di Padova, 2016. http://hdl.handle.net/11577/3424495.
Full textAbstract:
The rise of graphene has attracted great interest in low-dimensional materials (0D, 1D and 2D). A joint effort among the different branches of science (chemistry, physics, materials science and related areas) is directed towards the production of new intriguing materials with tuneable graphene-like properties. Promising is the direct synthesis of organic nanostructures on metal surfaces under ultrahigh-vacuum conditions (UHV). Perfect tuning of the reaction conditions, high control of the surface symmetry and of its corrugation, a rich variety of substrate materials are only some of the advantage that UHV may offer. Although several reactions have been tested, it seems clear that to achieve ordered covalent monolayers more complex approaches are needed. In this thesis, the on-surface polymerization of covalent nanostructures has been studied for different coupling reactions, substrate materials and reaction conditions. Scanning tunneling microscopy and X-ray photoelectron spectroscopy are used for the characterization, allowing complementary analysis of molecular structures and chemical states. In particular, thermally activated reactions were used to gradually polymerize the 4,4”-dibromo-terphenyl precursor into poly-paraphenylene wires, through an Ullmann-like reaction scheme on Au(111), and then into graphene nanoribbons, after activation of the C-H bonds. A fine balance between the catalytic activity of the surface, molecular mobility and favourable molecular organization allowed us to get extended and ordered covalent structures. Taking advantage of this synthetic pathway, three different mono-dimensional polymers were obtained, namely poly-paraphenylene and two pyridinic derivatives, with gradually increased nitrogen content. Macroscopically anisotropic samples have been prepared by taking advantage of the vicinal surface templating effect. Using angle resolved photoemission spectroscopy, we reveal that the electronic structure of doped polymers is monotonically downshifted with respect to the metal Fermi level as the pyridine substitution is increased within the molecular scaffold.
Finally, the photochemical activation of different functional groups has been explored. These studies represents a step forward in the application of organic photochemistry to on-surface synthesis, which is currently limited to the use of diacetylene groups, and it opens up new opportunities for using several organic functional groups as photoactive centres for the synthesis of covalent organic frameworks.La scoperta del grafene ha suscitato grande interesse verso i materiali a bassa dimensionalità (0D, 1D e 2D) e uno sforzo congiunto tra i diversi rami della scienza è orientato verso la produzione di nuovi materiali con proprietà analoghe a quelle del grafene, ma controllabili. La sintesi su superficie in condizioni di ultra-alto vuoto (UHV) sembra essere promettente per la produzione di nanostrutture organiche. Infatti, in queste condizioni, è possibile avere un’ampia varietà di materiali, un perfetto controllo delle condizioni di reazione, della simmetria della superficie e della sua corrugazione. Questi sono solo alcuni dei vantaggi che l’UHV offre. Sebbene varie reazioni siano state testate negli ultimi anni, sembra chiaro che per realizzare monostrati polimerici ordinati siano necessiari approcci più complessi. In questo lavoro di Tesi, la sintesi di nanostrutture polimeriche su superficie è stata studiata per diverse reazioni, substrati e condizioni di reazione. La microscopia ad effetto tunnel e la spettroscopia di fotoemissione a raggi X sono state utilizzate per la caratterizzazione dei diversi sistemi permettendo un'analisi complementare delle strutture molecolari e dei loro stati chimici. In particolare, le reazioni attivate termicamente sono state utilizzate per polimerizzare gradualmente il 4,4"-dibromo-terfenile e ottenere, in un primo step di reazione, per mezzo della reazione di Ullmann su Au (111), il poli-parafenilene, ,e poi nanoribbons di grafene dopo l'attivazione del legami C-H. Un delicato equilibrio tra l'attività catalitica della superficie, la mobilità molecolare e l’organizzazione molecolare ha permesso di ottenere strutture ordinate estese. Inoltre, sfruttando questa metodica, sono stati ottenuti tre differenti polimeri 1D, caratterizzati da un crescente contenuto di azoto. Campioni macroscopicamente anisotropici sono stati preparati sfruttando l'effetto templante delle superfici vicinali e, grazie alla spettroscopia di fotoemizzione risolta in angolo, è stato rivelato che la struttura elettronica dei polimeri drogati è rigidamente spostata verso energie minori rispetto al livello di Fermi del metallo all'aumentare del contenuto di azoto. Infine, è stata esplorata l'attivazione fotochimica di diversi gruppi funzionali. Questi studi rappresentano un passo avanti verso l’applicazione della fotochimica alla sintesi su superficie, che attualmente sfrutta solo gruppi diacetilenici, e apre nuove opportunità per l'utilizzo di diversi gruppi funzionali organici come centri fotoattivi.
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Xiu, Yonghao. "Fabrication of surface micro- and nanostructures for superhydrophobic surfaces in electric and electronic applications." Diss., Atlanta, Ga. : Georgia Institute of Technology, 2008. http://hdl.handle.net/1853/26641.
Full textAbstract:
Thesis (Ph.D)--Chemical Engineering, Georgia Institute of Technology, 2009.Committee Chair: Hess, Dennis W.; Committee Chair: Wong, C. P.; Committee Member: Breedveld, Victor; Committee Member: Koros, William J.; Committee Member: Meredith, Carson; Committee Member: Nair, Sankar. Part of the SMARTech Electronic Thesis and Dissertation Collection.
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Celis, Retana Arlensiú Eréndira. "Gap en graphène sur des surfaces nanostructurées de SiC et des surfaces vicinales de métaux nobles." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLS417/document.
Full textAbstract:
L'électronique basée sur le graphène fait face à un verrou technologique, qui est l'absence d'une bande interdite (gap) permettant une commutation entre les états logiques allumé et éteint. Les nano-rubans de graphène rendent possible l'obtention de ce gap mais il est difficile de produire de tels rubans avec une largeur précise à l'échelle atomique et des bords bien ordonnés. Le confinement électronique est une façon élégante d'ouvrir un gap et peut en principe être réglé en ajustant la largeur des nano-rubans. Cette thèse est consacrée à la compréhension de l'ouverture du gap par nano-structuration. Nous avons suivi deux approches: l'introduction d'un potentiel super-périodique sur le graphène par des substrats vicinaux de métaux nobles et le confinement électronique dans des nano-rubans sur des facettes artificielles du SiC. Des potentiels super-périodiques ont été introduits avec deux substrats nano-structurés: l'Ir(332) et un cristal courbé de Pt(111) multi-vicinale. Le graphène modifie les marches initiales des substrats et les transforme en une succession de terrasses (111) et de régions d'accumulation de marches, observés par STM. La nano-structuration du substrat induit alors un potentiel super-périodique dans le graphène entraînant l'ouverture de gaps sur la bande π du graphène observée par ARPES, ce qui est cohérent avec la périodicité structurale observé par STM et LEED. Les gaps peuvent être convenablement expliqués par un modèle de type hamiltonien de Dirac; ce dernier nous permet de retrouver la force du potentiel à la jonction entre les terrasses (111) et la région d'accumulation des marches. La force du potentiel dépend du substrat, de la périodicité associée à la surface et du type de bord des marches (soit type A ou B). Nous avons aussi changé le potentiel de surface en intercalant du Cu sur l'Ir(332), qui reste préférentiellement au niveau de l'accumulation des marches. La surface présente des régions dopées n alors que les régions non-intercalées restent dopées p, conduisant à une succession de rubans dopés n et p pour une même couche de graphène continue. La seconde approche pour contrôler le gap est par confinement électronique dans des nanorubans de graphène synthétisés sur du SiC. Ces rubans sont obtenus sur des facettes du SiC ordonnées périodiquement. Comme l'ouverture d'un gap d'origine inconnue avait été observée par ARPES, nous avons réalisé les premières études atomiquement résolues par STM. Nous démontrons la régularité et la chiralité des bords, nous localisons précisément les nanorubans de graphène sur les facettes et nous identifions des mini-facettes sur du SiC. Afin de comprendre le couplage entre le graphène et le substrat, nous avons étudié une coupe transversale par STEM/EELS, en complément des études par ARPES et STM/STS. Nous observons que la facette (1-107) où le graphène se trouve présente un sub-facettage sur les extrémités haute et basse. Le sub-facettage comprend des mini-terrasses (0001) et des mini-facettes (1-105). Le graphène s'étend tout au long du la région sub-facettée, et est couplé au substrat dans les mini-terrasses (0001), ce qui le rend semi-conducteur. En revanche, le graphène au-dessus des mini-facettes (1-105) est découplé du substrat mais présente un gap observé par EELS, et compatible avec les observations faites par ARPES. L'origine du gap est expliquée par le confinement électronique sur des nano-rubans de graphène de 1 - 2 nm de largeur localisés sur ces mini-facettes (1-105)The major challenge for graphene-based electronic applications is the absence of the band-gap necessary to switch between on and off logic states. Graphene nanoribbons provide a route to open a band-gap, though it is challenging to produce atomically precise nanoribbon widths and well-ordered edges. A particularly elegant method to open a band-gap is by electronic confinement, which can in principle be tuned by adjusting the nanoribbon width. This thesis is dedicated to understanding the ways of opening band-gaps by nanostructuration. We have used two approaches: the introduction of a superperiodic potential in graphene on vicinal noble metal substrates and the electronic confinement in artificially patterned nanoribbons on SiC. Superperiodic potentials on graphene have been introduced by two nanostructured substrates, Ir(332) and a multivicinal curved Pt(111) substrate. The growth of graphene modifies the original steps of the pristine substrates and transforms them into an array of (111) terraces and step bunching areas, as observed by STM. This nanostructuration of the underlying substrate induces the superperiodic potential on graphene that opens mini-gaps on the π band as observed by ARPES and consistent with the structural periodicity observed in STM and LEED. The mini-gaps are satisfactorily explained by a Dirac-hamiltonian model, that allows to retrieve the potential strength at the junctions between the (111) terraces and the step bunching. The potential strength depends on the substrate, the surface periodicity and the type of step-edge (A or B type). The surface potential has also been modified by intercalating Cu on Ir(332), that remains preferentially on the step bunching areas, producing there n-doped ribbons, while the non-intercalated areas remain p-doped, giving rise to an array of n- and p- doped nanoribbons on a single continuous layer. In the second approach to control the gap, we have studied the gap opening by electronic confinement in graphene nanoribbons grown on SiC. These ribbons are grown on an array of stabilized sidewalls on SiC. As a band-gap opening with unclear atomic origin had been observed by ARPES, we carried-out a correlated study of the atomic and electronic structure to identify the band gap origin. We performed the first atomically resolved study by STM, demonstrating the smoothness and chirality of the edges, finding the precise location of the metallic graphene nanoribbon on the sidewalls and identifying an unexpected mini-faceting on the substrate. To understand the coupling of graphene to the substrate, we performed a cross-sectional study by STEM/EELS, complementary of our ARPES and STM/STS studies. We observe that the (1-107) SiC sidewall facet is sub-faceted both at its top and bottom edges. The subfacetting consists of a series of (0001) miniterraces and (1-105) minifacets. Graphene is continuous on the whole subfacetting region, but it is coupled to the substrate on top of the (0001) miniterraces, rendering it there semiconducting. On the contrary, graphene is decoupled on top of the (1-105) minifacets but exhibits a bandgap, observed by EELS and compatible with ARPES observations. Such bandgap is originated by electronic confinement in the 1 - 2 nm width graphene nanoribbons that are formed over the (1-105) minifacets
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Ben, Hadj Hamouda Ajmi. "Morphologie et stabilité des surfaces cristallines nanastructurées, dynamique des instabilités : théorie et modélisation." Clermont-Ferrand 2, 2007. http://www.theses.fr/2007CLF21750.
Full textAbstract:
Les surfaces cristallines jouent un rôle essentiel dans grand nombre d'applications des nanotechnologies, une surface étant souvent un support nécessaire pour des nano-objets. La surface-support peut être à son tour nanostructurée, et intervenir ainsi directement dans les propriétés du matériau réalisé. Ainsi, parmi les défis à relever pour maîtriser la morphologie de la surface et donc contrôler les nanostructures, il y a la compréhension des mécanismes moteurs à l'origine des instabilités de surface. Ce travail de thèse constitue une étude théorique accompagnée par des simulations Monte-Carlo de la dynamique des instabilités de croissance. C'est une contribution à la compréhension des mécanismes microscopiques gourvernant ces instabilités. Deux démarches ont été suivies dans cette étude : la première est une étude statistique qui consiste à analyser la morphologie de la surface instable, puis de proposer des modèles numériques (barrière Ehrlich-Schwoebel, impuretés) et des équations analytiques capables de décrire ces instabilités et remonter enfin aux mécanismes atomistiques sous-jacents. La deuxième, est une étude de la dynamique des marches qui a pour but de prévoir puis de déterminer les mécanismes atomistiques exacts gourvernants le mouvement de ces marches et les échanges de matière entre elles à l'aide de mesures de la distribution de largeur des terrasses (TWD). Les résultats de ce travail ont abouti à la mise en évidence de nouveaux mécanismes de nanostructuration spontanée [impuretés], ainsi que sur le développement et la validation numérique de nouveaux outils mathématiques [approche de Fokker-Planck] pour décrire les fluctuations des séparations entre les marches (TWDs) sur les surfaces loin de l'équilibre
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Van, Brussel Maarten. "Elaboration de surfaces nanostructurées de platine sur or et étude de leur comportement électrocatalytique." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2005. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/210927.
Full text
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Agnus, Guillaume. "TEXTURATION DE SURFACES ET APPLICATIONS :CROISSANCE AUTO-ORGANISÉE DE NANOSTRUCTURES." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00270692.
Full textAbstract:
L'objet de cette étude est l'auto-organisation de nanostructures métalliques de taille aussi petite que 10 nm et de bonne qualité de bord. Nous avons développé un procédé permettant d'élaborer un réseau de nanostructures, auto-organisées sur Si(111) selon un motif unidimensionnel de paquets de marches atomiques. La densité (entre 109 et 1011 îlots/cm2) et la taille (entre 10 et 50 nm) des objets ainsi obtenus sont contrôlables. Plusieurs structures cristallines de ces îlots ont été observées, dont certaines sont des siliciures d'or, composés métastables stabilisés par la petite taille des objets. Nous avons utilisé ces îlots métalliques pour deux applications distinctes, l'élaboration d'un réseau de nanoplots magnétiques et la croissance de nanofils semi-conducteurs de Si et Ge. En parallèle, un procédé technologique original permettant la prise de contact électrique avec ces nanostructures a été développé. Afin de contrôler la position des îlots selon un motif bidimensionnel (2D), nous avons développé un procédé de texturation par lithographie électronique, gravure ionique ré- active puis recuit sous ultravide. Ce procédé entraîne la formation d'un réseau 2D de paquets de marches qui devrait permettre de contrôler la position des objets sur ces centres de nucléation. Les surfaces de silicium texturées à l'échelle de la dizaine de nm ont été mises à profit pour l'étude par AFM de protéines membranaires dans le cadre d'une collaboration avec l'Institut Curie à Paris. Par ailleurs, comme alternative au silicium, nous avons étudié la structuration du carbure de silicium (SiC) par gravure ionique réactive. La gravure utilise comme masque une membrane d'alumine avec un réseau périodique de pores. La surface prégravée de SiC est ensuite traitée par un recuit très haute température sous hydrogène.
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Yuk, Simuck Francis. "Enantiospecificity of Chiral Pt Nanostructures Grown on Chiral SrTiO3 Surfaces." The Ohio State University, 2015. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=osu1428947746.
Full text
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Swarbrick, Janine Cathy. "Hydrogen bonded nanostructures on surfaces : STM, XPS and electrospray deposition." Thesis, University of Nottingham, 2006. http://eprints.nottingham.ac.uk/10245/.
Full textAbstract:
Molecules adsorbed on surfaces can show fascinating characteristics and properties. In particular the assembly of molecules into ordered arrays on surfaces is of great interest, whether one considers possible commercial applications or fundamental physical interactions. Specifically, the mediation of ordered molecular arrangements via hydrogen bonding yields many interesting structures. This thesis focusses primarily on the importance of hydrogen bonding between molecules on surfaces in ultra high vacuum (UHV), and how these interactions govern ordered phase formation. Scanning tunnelling microscopy is used to investigate the planar perylene derivative PTCDA on the hexagonal Ag-Si(111) (sqrt 3) * (sqrt 3)R30^o surface alone, with C_{60}, and with melamine. Interesting molecular architectures are observed including a square PTCDA arrangement, and a PTCDA-melamine hexagonal network which contains both stabilising hydrogen bonds and potentially repulsive interactions. Hydrogen bonding systems of pyridinecarboxylic acids on rutile TiO_2 have been studied using photoemission spectroscopy. Ordered films of isonicotinic acid were investigated using valence band photoemission, and an angular dependence is observed in valence band spectra as the angle between the sample and the incoming light is changed. Biisonicotinic acid was also studied on TiO_2 and on gold using core level photoemission to determine how it bonds to these surfaces; it is thought to chemisorb to both TiO_2 and gold through its carboxylic acid groups in an upright orientation. Some large or fragile molecules cannot be sublimed in vacuum for deposition as they fragment. Another research focus has been the development of a technique for depositing non-volatile molecules in vacuum directly from solution. Concepts of electrospray ionisation have been used in the development of a vacuum electrospray deposition system. The molecule is dissolved or suspended in solution and electrosprayed directly into a vacuum environment, with the result that molecules of interest are deposited on a sample without fragmentation or corruption. The samples may then be investigated with vacuum based techniques such as scanning tunnelling microscopy and photoemission spectroscopy.
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Copie, Guillaume. "Modélisation multi-échelle de l'auto-assemblage de nanostructures sur surfaces." Thesis, Lille 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LIL10142/document.
Full textAbstract:
Le développement des méthodes de simulations numériques a permis de modéliser des systèmes physiques de plus en plus complexes et de les étudier à des échelles de taille et de temps importantes en appliquant une démarche multi-échelle.Ainsi, dans le cadre de cette thèse, un premier travail a regardé l’étude de l’auto-organisation de trois types de molécules organiques aromatiques sur une surface semi-conductrice à l’aide de différents outils numériques. Dynamique moléculaire empirique, métadynamique, et simulations de type Monte-Carlo ont été judicieusement combinées pour permettre l’étude multi-échelle de ces systèmes permettant ainsi d’explorer l’importance des interactions non-covalentes inter- moléculaires et molécule-surface, dans la structure et stabilité des réseaux 2 dimensions. A noter que, pour l‘une d’entre elles un comportement cinétique a également pu être mis en évidence, pouvant conduire à la coexistence de phases de symétries différentes sur la surface. Dans tous les cas, la comparaison avec les résultats expérimentaux est excellente.Dans une deuxième partie de ces travaux, l’étude du comportement de couches denses de molécules chimisorbées à l’interface entre des nanoparticules d’Au auto-assemblées sur surface a été abordée. Deux types de molécules ont été étudiés. Pour la première, un comportement différent de la jonction moléculaire, suivant la configuration des molécules (cis ou trans), a pu être mis en évidence, permettant de proposer des explications microscopiques pour la réponse électronique des jonctions entre nanoparticules auto-assemblées, utilisées dans des dispositifs d’électronique moléculaire. Pour la seconde molécule, nous avons pu étudier le comportement des couches moléculaires à l’interface entre couches de nano-particules, quand celles-ci sont soumises à une contrainte mécanique de type compression. Un module de Young efficace pour ces couches moléculaires a pu être estiméThe development of computer simulation methods allows to model physical systems of ever growing complexity, and to study their behavior over unprecedentedly large scales of time and length, by applying a multi-scale strategy.In the framework of this thesis, we firstly studied the self-organization of three dif- ferent kinds of organic aromatic molecules (THBB, TBBB, TCNBB) on a boron-doped semi-conductor surface, (Si:B(111)), by means of different numerical simulation methods. Empirical molecular dynamics, metadynamics and Monte Carlo simulations were adequa- tely combined, in order to explore the multi-scale behavior of such systems, allowing to elucidate the role of weak intermolecular and molecule-surface interactions, in the struc- ture and stability of the resulting bi-dimensional supramolecular lattices. In particular, for the TCNBB molecule a kinetic pathway has been demonstrated, which may lead to the coexistence of phases with different symmetry on the surface. In all cases, an excellent agreement with experiments was demonstrated.In a second part of this thesis, we studied the behavior of dense layers of molecules chemisorbed at the surface of nanometer-sized Au particles, in driving their self-assembly. Two kind of molecules, AzBT and MUDA, were studied. For the first one, the response of the junctions formed between the adjoining Au nanoparticles has been shown to de- pend on the conformation of the molecules, in their cis or trans form. This allowed to propose microscopic explanations for the experimentally observed electronic behavior of the junctions. For the second molecule, we studied the mechanical response of the self- assembled Au nanoparticle layers subject to a compressive load, leading to an estimate of the effective Young’s modulus of the nanostructure
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Abisset, Antoine. "Etude des corrélations entre les propriétés morphologiques, structurales et plasmoniques au cours de la croissance de nanoparticules d'or sur TiO2(110)." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAY018/document.
Full textAbstract:
Cette thèse porte sur l’étude d’un système modèle de nanoparticules (NP) d’or supportées sur TiO2(110) en vue de mieux comprendre la corrélation entre propriétés morphologiques, structurales et de résonances plasmoniques locales (LSPR) des NP. Des mesures in situ de diffusion de rayons X en incidence rasante à grands angles (GIXD) et à petits angles (GISAXS) et de spectroscopie de réflectance différentielle de surface (SDRS) ont été réalisées pendant la croissance des NP déposées par épitaxie par jet moléculaire en ultra-vide.L’étude du LSPR par SDRS, avec décomposition des signaux en polarisation s et p et réalisée simultanément avec le GISAXS, a permis de relier la variation de la fréquence de résonance des NP à celle de leur diamètre moyen, dans la gamme de 2 à 6 nm.De manière générale, la position du pic plasmonique dérive vers le bleu avec la diminution de la taille des NP mais avec un comportement qui dépend de l’état de surface des substrats. Dans un cas, les polarisations s et p suivent la même variation alors que dans l’autre non. Cet effet a été analysé en décomposant la fréquence plasmon en modes dipolaires parallèle (A//, qui contribue aux deux polarisations s et p) et perpendiculaire (Az, qui contribue à la seule polarisation p) à la surface.Lorsque A// domine (positions des pics plasmoniques s et p identiques, pour une taille donnée de NP), la position en longueur d’onde du pic plasmonique dérive vers le bleu avec la diminution de la taille de la même façon que pour des NP enterrées. Cet effet de taille intrinsèque, d’origine quantique, peut être décrit par un effet de spill out des électrons s qui débordent au-delà du rayon de la NP et de la diminution de l’écrantage des électrons d à la surface de la NP. L’interaction avec le substrat provoque un décalage global de la fréquence de vibration vers le rouge par rapport aux NP d’or dans le vide.Pour l’autre échantillon (s 6 = p), la contribution du mode A z devient notable au-dessous de 5 nm. L’influence du substrat sur ce mode est différente, son effet augmente quand la taille diminue, contrecarrant l’effet de taille intrinsèque Dans ce cas, la dérive de la position du LSPR vers le bleu avec la diminution de la taille est plus lente en polarisation p qu’en polarisation s.Ces comportements sont à relier aux mesures de GIXD, réalisées en fin de croissance, qui ont montré des épitaxies différentes dans les deux cas. Dans l’un (s = p), une grande partie des NP sont orientées avec la direction [110] de l’or alignée le long des rangées d’oxygène pontant de TiO2(110) alors que dansl’autre (s /= p) les NP présentent un fort désordre orientationnel attribué à une surface avec un très grand nombre de marchesThis thesis concerns the study of supported gold nanoparticles (NP) onTiO2(110) as a model system. The aim is improving the comprehension ofthe correlation between morphological and structural properties andlocal surface plasmon resonances (LSPR) of the NP.In situ measurements during NP growth were performed by grazingincidence X-ray diffraction (GIXD), grazing incidence small angle X-raydiffusion (GISAXS) and surface differential reflectance spectroscopy(SDRS). NP were deposited by molecular beam epitaxy in ultra-high vacuum.Simultaneous study of LSPR phenomena by SDRS and GISAXS allowed thedescription of resonance frequency evolution with the NP mean diameterincrease from 2 to 6 nm.Typically, position of the plasmon peak in both p and s measuredpolarizations is found to blue-shift when NP size decreases, butdetailed behavior is influenced by TiO2(110) surface state.At the same NP dimension, in one case plasmon pics position is the samefor both s and p polarization, whereas in the second studied sample theyare different, but only in the small size range (diameter<5nm). Thisphenomenon was analyzed thanks to the decomposition of plasmonexcitation into parallel (A//, contributing to both s and p signal) andperpendicular (Az, contributing only to p polarization) modes withrespect to the surface.When A// dominates (same peak positions for s and p polarizations at thesame NP mean diameter) the observed blue-shift with size decrease isvery close to that reported in literature for embedded Au NP. Thissuggests that the underlying quantum size effect, due to s-electronsspill-out and diminishing of d-electrons screening for surface atoms, isan intrinsic property of the NP. Interaction with the substrate inducesa global red-shift compared to NP in vacuum.In the other case (s /= p for sizes smaller than 5 nm), Az contributionin noticeable. Substrate influence on this mode is different, its effectincreases as size decreases, countering the intrinsic size effect.Blue-shift with size decrease is slowed down in p polarization comparedto the s one. These results were linked to GIXD measurements performedafter NP growth. They show epitaxial differences between the two studiedcases. In the former (p=s), a fair amount of NP is oriented such thatgold [110] direction is aligned with the TiO2(110) surface bridgingoxygen arrays. In the second case (p/=s), NP show a strong orientationaldisorder, possibly due to the presence of a large amount of steps on theTiO2(110) surface
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Koh, Pei Yoong. "Deposition and assembly of magnesium hydroxide nanostructures on zeolite 4A surfaces." Diss., Georgia Institute of Technology, 2010. http://hdl.handle.net/1853/37159.
Full textAbstract:
A deposition - precipitation method was developed to produce magnesium hydroxide / zeolite 4A (Mg(OH)₂ - Z4A) nanocomposites at mild conditions and the effect of processing variables such as precursor concentration, type of base added, and synthesis time on the composition, size, and morphology of the nanocomposite were studied. It was determined that the precursor concentration, basicity, and synthesis time had a significant effect on the composition, size, and morphology of the deposited magnesium hydroxide (Mg(OH)₂) nanostructures. The properties of the Mg(OH)₂ - Z4A such as surface area, pore volume and composition were characterized. Mg(OH)₂ - Z4A samples and bare zeolite 4A were dispersed in Ultem® polymer to form a mixed matrix membrane. The thermal and mechanical properties of the resulting films were investigated. It was found that the addition of rigid bare zeolites into the polymer decreased the mechanical properties of the polymer composite. However, some of these adverse effects were mitigated in the polymer composite loaded with Mg(OH)₂ - Z4A samples. Isotherms for the adsorption of Mg(OH)₂ petals on zeolite 4A were measured in order to determine the optimum conditions for the formation of magnesium hydroxide / zeolite 4A nanocomposites at ambient conditions. The loading of the Mg(OH)₂ can be determined from the adsorption isotherms and it was also found that the adsorption of Mg(OH)₂ on zeolite A occurs via 3 mechanisms: ion exchange, surface adsorption of Mg²⁺ ions, and surface precipitation of Mg(OH)₂. Without the addition of ammonium hydroxide, the predominant processes are ion exchange and surface adsorption of Mg²⁺ ions. In the presence of ammonium hydroxide, Mg(OH)₂ crystals are precipitated on the surface of zeolite 4A at moderate Mg²⁺ ions concentration and the loading of Mg(OH)₂ was found to increase with increasing Mg²⁺ ions concentration. A detailed examination of the interactions between Mg(OH)₂ and functional groups on the zeolite surface was conducted. Solid-state 29Si, 27Al, and 1H NMR spectra were coupled with FTIR measurements, pH and adsorption studies, and thermogravimetric analyses to determine the interactions of Mg(OH)₂ with surface functional groups and to characterize structural changes in the resulting zeolite after Mg(OH)₂ deposition. It was discovered that acid - base interactions between the weakly basic Mg(OH)₂ and the acidic bridging hydroxyl protons on zeolite surface represent the dominant mechanism for the growth of Mg(OH)₂ nanostructures on the zeolite surface.
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Krotzky, Sören Gabriel [Verfasser]. "Metallic and molecular nanostructures on well-defined surfaces / Sören Gabriel Krotzky." Konstanz : Bibliothek der Universität Konstanz, 2015. http://d-nb.info/1081464356/34.
Full text
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Fleurence, Antoine. "Nanostructures et films minces magnétiques sur surfaces vicinales de Si (111)." Paris 11, 2007. http://www.theses.fr/2007PA112302.
Full textAbstract:
Nous avons utilisé des surfaces vicinales de Si (111) comme substrats pour la croissance de nanostructures et de films minces magnétiques. Le dépôt de quelques mono-couches d’or sur une surface à paquets de marches donne lieu à la formation d’îlots tri-dimensionnels constitués d’un composé Au-Si, alignés suivant les paquets. En faisant réagir sélectivement un film de Co avec le substrat de Si couvert par les îlots, il est possible d’y former un réseau de nanoparticules magnétiques. Suite à une étude menée par microscopie tunnel et par des moyens de magnétométrie, un procédé a été établi permettant de produire des empilements Au/Co/Au-Si localisés. Ceux-ci sont ferromagnétiques à température ambiante et ont un comportement isotrope dans le plan. Leur taille est ajustable entre 15 nm et 100 nm en jouant sur les conditions de croissance des îlots Au-Si, et de même pour leur densité. Par ailleurs, des empilements Au/Co/Au/Cu et Au/Co/Cu ont été déposés sur surfaces vicinales de Si(111) désorientées suivant [1 1 -2] et [-1 -1 2], qui diffèrent par leurs morphologies respectives. La magnétométrie Kerr et la résonance ferromagnétique ont montré des anisotropies magnétiques différentes liés à la structure cristalline des films de Co, hcp dans le cas Au/Co/Au/Cu et cfc dans le cas Au/Co/Cu. En plus de l’anisotropie magnéto-cristalline, la vicinalité induit une anisotropie uniaxiale avec un axe facile suivant la direction des bords de marche. Cette anisotropie s’explique par la modulation anisotrope de la topographie de la surface. Une observation par microscopie Kerr polaire a mis en lumière la forte influence du substrat sur la forme et la propagation des domaines magnétiquesWe used Si(111) vicinal surfaces as substrates for the growth of magnetic nanostructures and thin films. The growth of a few monolayers of gold on a step bunched surface gives rise to the formation of tri-dimensional Au-Si droplets aligned along the steps bunches. Through a selective reaction between a Co film and the Si substrate covered by droplets, it is possible to elaborate an array of magnetic particles. By means of scanning tunelling microscopy and magnetometry experiments, a process was established leading to the formation of nanometric Au/Co/Au-Si stackings. They have a ferromagnetic in plane isotropic behavior. Their size is tunable between 15 nm and 100 nm through the growth conditions of Au, also their density. Au/Co/Au/Cu and Au/Co/Cu stackings were deposited on Si(111) vicinal surfaces misoriented along [1 1 -2] and [-1 -1 2] of different morphologies. Kerr effect magnetometry and ferromagnetic resonance experiments show different magnetic anisotropies relevant to different crystal structures, hcp in case of Au/Co/Au/Cu and cfc in case of Au/Co/Cu. In addition to the magneto-cristalline anisotropy, the vicinality of the surface induces an uniaxial anisotropy with an easy axis along the step edges. This anisotropy originates in the anisotropic modulation of the topography. Polar Kerr microscopy observations evidenced the strong influence of the substrate on the magnetic domains shape and propagation
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Ladhari, Nadia Ball Vincent Hemmerlé Joseph. "Nanostructurations de films multicouches de polyélectrolytes." Strasbourg : Université de Strasbourg, 2009. http://eprints-scd-ulp.u-strasbg.fr:8080/1089/01/LADHARI_Nadia_2009.pdf.
Full text
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Park, Kyoo Chul. "Physico-chemical hydrodynamics of droplets on textured surfaces with engineered micro/nanostructures." Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 2013. http://hdl.handle.net/1721.1/81704.
Full textAbstract:
Thesis (Ph. D.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Mechanical Engineering, 2013.Cataloged from PDF version of thesis.
Includes bibliographical references.
Understanding physico-chemical hydrodynamics of droplets on textured surfaces is of fundamental and practical significance for designing a diverse range of engineered surfaces such as low-reflective, self-cleaning or anti-fogging glass, easy-cleaning robust inkjet printer heads, or efficient fog-harvesting surfaces. Developing such functional surfaces requires interdisciplinary considerations that have not been broadly explored and which integrate principles from capillarity, optics, nanofabrication, hydrodynamics of complex fluids, and even aerodynamics. The primary contribution of this thesis is to integrate consideration of wetting phenomena coupled with reflection of light, mechanical failure of slender structures, energy dissipation in non-Newtonian fluids, and aerodynamics of airborne droplets impacting onto permeable structures. Based on this integrative understanding, we construct design frameworks for both quantifying the performance of the desired functionalities for each application and for developing optimal functional surfaces. The first part of this thesis is focused on the development of superhydrophobic and superphotophilic surfaces that can be used for improving light-harvesting efficiency of photovoltaic cells. A design framework that combines wetting phenomena and adiabatic refractive index-matching together with a novel nanofabrication method is introduced to select slender tapered nanostructures that fulfill the multiple functionalities. The resulting nanoconetextured glass substrate exhibits highly robust superhydrophobicity and omnidirectional broadband anti-reflectivity as well as self-cleaning or anti-fogging property when conformally coated with a suitable chemical layer. Extending the nonwettability of textured surfaces to low surface tension oils is more difficult because oleophobic surfaces require a re-entrant topography. Deep reactive ion etching is used to fabricate square arrays of silicon nanopillars with wavy sidewalls that help support the superoleophobic state. The effect of the re-entrant nanotexture on the apparent contact angle, contact angle hysteresis, and sliding angle of water and hexadecane droplets is studied. We discuss numerical predictions for the critical pressure differences that cause failure of the Cassie- Baxter state that characterizes the super-repellent state for water and hexadecane droplets on the textured surfaces. In addition, dimensionless design parameters for quantifying the resistance to bending or buckling of the slender nanostructures are derived to design robust superoleophobic inkjet printer heads. Because of the natural repellency of many leaf surfaces to water, non-Newtonian fluids such as dilute polymer solutions are widely used to maximize the deposition rate of aqueous droplets sprayed onto textured liquid-repellent target surfaces. The drop impact dynamics of complex liquids on such surfaces is studied to develop a systematic understanding of the coupled effects of fluid viscoelasticity and the resulting dynamic wetting characteristics. We use hydrophobically-coated flat glass substrates, microtextured pillar surfaces, and nanocone surfaces as well as natural lotus leaves in conjunction with impacting droplets of dilute polyethylene oxide solutions to construct a drop impact dynamics diagram that can be used for understanding deposition of complex fluids on a wide range of hydrophobic textured surfaces. Lastly, the fundamental principles underlying the collection of fog droplets impacting permeable and textured structures such as woven meshes are studied. A design map predicting the theoretical collection efficiency is constructed based on two important dimensionless ratios that characterize the mesh geometry and the impacting droplet stream. Two physical limitations associated with clogging and re-entrainment are identified and potential solutions utilizing surface wettability are discussed. We use a family of physico-chemically patterned meshes with a directed stream of fog droplets to simulate a natural foggy environment and demonstrate a fivefold enhancement in the fog-collecting efficiency of a conventional polyolefin mesh. The design rules developed in this thesis can be applied to select a mesh surface with optimal topography and wetting characteristics to harvest enhanced water fluxes over a wide range of natural convected fog environments. In summary, by developing an integrative understanding of the physico-chemical hydrodynamics of droplets on textured substrates, we have been able to realize a number of novel functionalities using textured surfaces and have constructed design frameworks that can be applied for optimizing the performance of each multi-functional surface. For future work, initial steps for commercializing several of these multi-functional surfaces developed in this thesis are briefly discussed.
by Kyoo Chul Park.
Ph.D.
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Ramos, Chagas Gabriela. "Polymères électrodéposés nanostructurés : design et propriétés de films dérivés de monomères du thienothiophène et du pyrène." Thesis, Université Côte d'Azur (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017AZUR4108/document.
Full textAbstract:
Le contrôle de l'hydrophobie de surface et de l'adhésion à l'eau est un outil fondamental pour diverses applications. L'électropolymérisation est une méthode très polyvalente qui peut être utilisée pour contrôler ces paramètres et pour la production de matériaux nanostructurés à façon. Ici, nous montrons qu'en différentiant le noyau polymérisable (thienothiophène ou pyrène), des morphologies et des mouillabilités de surface variées sont produites par un procédé direct d'électropolymérisation. Des nanotubes et des structures en forme d'arbre sont obtenus en utilisant des dérivés de thienothiophène sans utiliser de membrane structurante. En fonction de la méthode d'électrodéposition et des paramètres, différents types de nanotubes sont obtenus. La méthode électrochimique et le substituant greffé jouent un rôle important dans la structuration de surface. Les surfaces affichent différents angles de contact, mais toujours une forte adhésion à l'eau. D'autre part, des pyrènes avec divers substituants sont utilisés pour conduire à des propriétés hydrophobes/superhydrophobes, fluorescentes et, pour la première fois, à des applications en anti-bioadhesion et anti-biofilm. Des copolymères de pyrène ont été électrodéposés pour donner des surfaces avec une sensibilité au pH et une adhérence contrôlable à l'eau. Une nouvelle méthode utilisant un système de catapult a été mise en œuvre pour mesurer le comportement adhésif de surfaces collantes et non collantes. Ainsi, il a été montré le rôle important du noyau de monomère sur les propriétés finales des surfaces ouvrant de nouvelles portes pour explorer ce domaine dans le domaine des sciences de surface et de leurs applicationsControlling surface hydrophobicity and water adhesion is a fundamental tool for various applications. Electropolymerization is a very versatile method that can be used to control these parameters and for the production of tunable nanostructured materials. Here, we show that by differentiating the polymerizable core (thienothiophene or pyrene), varied surface morphologies and wettabilities are produced by a direct electropolymerization process. Nanotubes and tree-like structures are obtained starting from thienothiophene derivatives without using any template. Depending on the electrodeposition method and parameters, different kinds of nanotubes are obtained. The electrochemical method and the grafted substituent play an important role on the surface structuration. The surfaces display different contact angles, but always with high water adhesion. On the other hand, pyrenes with various substituents are employed to produce hydrophobic/ superhydrophobic and fluorescent surfaces and, for the first time, with anti-bioadhesion and anti-biofilm properties. Copolymers of pyrenes were electrodeposited to yield surfaces with pH-responsivity and controllable water adhesion. A new method using a catapult system was implemented to measure the adhesive behavior of sticky and non-sticky surfaces. Thus, it has been shown the important role of the monomer core on the final properties of the surfaces opening new doors to explore this domain in the surface science field and applications
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Nahas, Yasmine. "Croissance et magnétisme de nanoparticules organisées d'alliages sur surfaces d'or." Paris 7, 2009. http://www.theses.fr/2009PA077223.
Full textAbstract:
Les propriétés magnétiques d'objets nanométriques attirent bien nombre d'études tant pour leurs applications technologiques que du point de vue fondamental. La croissance organisée permet de réaliser des nanostructures de tailles et de densités contrôlées. Ce travail présente des expériences à température variable de la croissance de divers éléments sur les surfaces Au(111) et Au(788) en utilisant un microscope à effet tunnel. Des caractéristiques communes sont extraites : alliages de surface à haute température, incorporation induisant des perturbations de la reconstruction en chevrons, confinement quasi unidimensionnel et chapelets d'îlots à basse température. Les propriétés thermodynamiques de chaque élément montrent une forte influence sur la croissance. Après une étude détaillée sur les éléments simples, la croissance d'alliages organisés a été pour la première fois effectuée. Des nanoplots d'alliages Fe-Pt bien caractérisés, de morphologie régulière et organisés sont obtenus. Des systèmes avec différentes concentrations d'atomes magnétiques peuvent être élaborés avec une forte résistance au recuit et un ordre à grande distance. Des mesures magnéto-optique par effet Kerr sur des nanostructures cœur-coquille Co-Au montrent une augmentation de l'énergie d'anisotropie magnétique. Au-delà de la morphologie, la structure atomique et les relaxations sont importantes pour interpréter les mesures magnétiques des nanostructures d'alliagesThe magnetic properties of nanometer size objects cause a large interest in technological applications as well as in the fundamental point of view. Ordered growth allows to obtain nanostructures with a controlled size and density. This work presents variable temperature experiments of the growth of various elements on Au(111) and Au(788) surfaces using a scanning tunneling microscope. Some common features are extracted: surface alloying at hight temperature, incorporation inducing perturbations of the herringbone reconstruction, quasi-unidimensional confinement and islands strings at low temperature. The thermodynamic properties of each element show a strong influence on the growth. After a detailed study on simple elements, the organized growth of alloys has been done for the first time. Fe-Pt alloys nanodots well characterized, regular in size and ordered, were obtained. Systems with various concentrations of magnetic atoms can be elaborated with a strong robustness to the annealing and a long range order. Magneto-optical Kerr effect measurements on Co-Au core-shell nanostructures show an increase of the magnetic anisotropy energy. Beyond the morphology, the atomic structure and the relaxations are important to interpret the magnetic measurements of alloy nanostructures
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Sathyanarayana, Aravind. "Pool and flow boiling of novel heat transfer fluids from nanostructured surfaces." Diss., Georgia Institute of Technology, 2013. http://hdl.handle.net/1853/50299.
Full textAbstract:
Steadily increasing heat dissipation in electronic devices has generated renewed interest in direct immersion cooling. The ideal heat transfer fluid for direct immersion cooling applications should be chemically and thermally stable, and compatible with the electronic components. These constraints have led to the use of Novec fluids and fluroinerts as coolants. Although these fluids are chemically stable and have low dielectric constants, they are plagued by poor thermal properties. These factors necessitate the development of new heat transfer fluids with improved heat transfer properties and applicability. Computer Aided Molecular Design (CAMD) approach was used in this work to systematically design novel heat transfer fluids that exhibit significantly better properties than those of current high performance electronic coolants. The candidate fluids generated by CAMD were constrained by limiting their boiling points, latent heat of vaporization and thermal conductivity. The selected candidates were further screened using a figure of merit (FOM) analysis. Some of the fluids/additives that have been identified after the FOM analysis include C₄H₅F₃O, C₄H₄F₆O, C₆H₁₁F₃, C₄ H₁₂O₂Si, methanol, and ethoxybutane. The heat transfer performance of these new fluids/fluid mixtures was analyzed through pool boiling and flow boiling experiments. All the fluid mixtures tested showed an improvement in the critical heat flux (CHF) when compared to the base fluid (HFE 7200). A pool boiling model was developed using the phase field method available in COMSOL. Although these simulations are computationally expensive, they provide an alternate solution to evaluate several candidate fluids generated using the CAMD approach.
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Ramirez, Wong Diana Guadalupe. "Brushes of self-assembled nanotubes for temperature-responsive biocatalysis." Thesis, Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066498/document.
Full textAbstract:
Nous nous sommes inspirés des solutions élégantes que la Nature propose, concernant le contrôle et l’optimisation de réactions spécifiques, pour présenter une tentative d’imitation des interfaces biocatalytiques au niveau de nanotubes. Des brosses de nanotubes auto-assemblés à l’aide d’un composé enzymatique, la bêta-lactamase, ont été préparées via des techniques de nanofabrication comme le «layer-by-layer» et le «hard templating».En premier lieu, les effets de confinement géométriques et ses conséquences ont été étudiés et comparés pour des assemblages de films de chitosan/bêta-lactamase sur des surfaces planes et au sein de membranes nanoporeuses.Ensuite, des nanotubes de polyélectrolytes de dimensions contrôlées ont été préparés dans des membranes nanoporeuses puis ancrés sur une surface par couplage chimique pour obtenir des brosses de nanotubes. Des études cinétiques révèlent la présence d’enzymes actives dans ces brosses et une amélioration de la préservation de l’activité quand la bêta-lactamase a été déposée dans les couches intérieures des nanotubes.Enfin, une variété de couches thermo-sensibles avec différentes architectures a été testée pour contrôler la diffusion du substrat sur les films multicouches de bêta-lactamase. L’intégration d’éléments thermo-sensibles stables a été prouvée. Mais des expériences complémentaires avec des mécanismes plus complexes tels que le couplage des réponses thermiques et mécaniques sont nécessaires pour contrôler la biocatalyse impliquant des couches supplémentaires.En résumé, cette étude présente des éléments ouvrant la voie à l’intégration de techniques pour la fabrication de nanostructures complexes pour la biocatalyseInspired by the elegant solutions that Nature has provided to control and promote specific site-reactions, my work presents an attempt to mimic filamentous biocatalytic interfaces. Brushes of self-assembled nanotubes with an enzymatic component (beta-lactamase) were prepared taking advantage of preexisting nanofabrication techniques, such as layer-by-layer and hard-templating.First, the effects of geometrical confinement and its consequences were investigated by comparison of (chitosan/beta-lactamase) multilayer film assembly on flat surfaces and in nanoporous membranes. In a second stage, polyelectrolyte nanotubes with controlled dimensions were prepared in nanoporous membranes and further anchored on a surface by chemical crosslinking to obtain brushes of nanotubes. The kinetic studies revealed the presence of active enzyme in the brushes and enhanced activity preservation when beta-lactamase was deposited as the inner layers of the nanotubes.As a final step, a variety of thermo-responsive coatings with different architectures were tested to control substrate diffusion on top of beta-lactamase-based multilayer films. The integration of stable thermo-responsive elements was proven, although further experiments are required to control biocatalysis with additional layers and using more complex mechanisms, such as coupled thermal and mechanical responses. Knowing that there are more challenges to face before reaching optimum nanotube brushes and apply them for controlled biocatalysis, this study contributes with some elements that may pave the way towards the integration of different techniques for the fabrication of complex biocatalytic nanostructures
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Mougin, Karine. "Surfaces moléculaires binaires nanostructurées : compréhension et contrôle des phénomènes d'interface." Mulhouse, 2001. http://www.theses.fr/2001MULH0675.
Full textAbstract:
La plupart des phénomènes d'intérêt fondamental ou les applications potentielles liés aux surfaces structurées appartiennent pour l'essentiel au régime méso- ou nano-métrique. Lorsque ces surfaces sont chimiquement homogènes et présentent une topologie uniforme, les phénomènes d'interface (adsorption, mouillage, adhésion, friction) auxquels ils prennent part, obéissent généralement aux lois macroscopiques de thermodynamique des surfaces. Pour des surfaces hétérogènes, cette situation peut devenir critique, tant du point de vue de la description théorique que de la modélisation expérimentale, en particulier, lorsque les tailles des domaines de phase en surface deviennent inférieures au micromètre. Le premier objectif de ce travail a été d'élaborer des surfaces moléculaires binaires hétérogènes véritablement structurées à l'échelle nanométrique. Ces surfaces binaires (phases (xp respectivement hydrophile-hydrophobe) nanostructurées ont été utilisées pour étudier les effets d'échelle (taille finie, propriétés coopératives) dans des phénomènes d'interface récurrents, comme le démouillage de liquides complexes (cristaux liquides, dispersion de nanocolloi͏̈des) et la formation de structures à la paroi. Ces travaux montrent que les phénomènes d'adsorption, de mouillage à la paroi de ces surfaces hétérogènes nanostructurées sont critiquement contrôlés par i) la fraction surfacique, ii) les propriétés de surface collectives qui émergent de la nanostructuration hétérogène, plutôt que par des effets discrets (épitaxie, nucléation hétérogène. . . ) associés aux nanodomaines isolés. Ces résultats suggèrent l'existence d'une taille caractéristique des domaines de phase, qui définit la transition entre deux régimes de comportement d'interface : régime nanométrique (effets collectifs) et régime microscopique (effets discrets à la paroi).
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Smallwood, Steven A. "Deformation Studies of Tungsten-Gold Contacts at the Nanometer Scale." Fogler Library, University of Maine, 2001. http://www.library.umaine.edu/theses/pdf/SmallwoodSA2001.pdf.
Full text
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Repain, Vincent. "Auto-organisation sur les surfaces cristallines et applications a la croissance de nanostructures." Paris 7, 2001. http://www.theses.fr/2001PA077112.
Full textAbstract:
L'auto-organisation sur les surfaces cristallines est l'existence d'un ordre spontane avec des periodes allant de 1 a 100 nm. L'origine de ce phenomene est la competition entre la relaxation elastique du substrat et une energie d'interface. Quelques systemes experimentaux ont ete interpretes dans le cadre de ce modele. Nous avons etudie les surfaces vicinales de la surface au(111) dont certaines presentent une instabilite de facettage. Nous montrons que ces surfaces facettees permettent de faire le lien entre l'ordre microscopique de la surface et l'ordre mesoscopique auto-organise. Nous presentons egalement des modeles expliquant l'instabilite de facettage. Le cas de l'auto-organisation dans des systemes isotropes est plus complexe. Nous avons etudie l'adsorption de l'azote sur la surface cu(100) a l'aide du microscope a effet tunnel a haute temperature. Nous montrons que l'azote forme des ilots carres de taille homogene et que la repartition spatiale de ces domaines se modifie en fonction du taux de recouvrement en azote. Ces observations sont discutees dans le cadre du modele d'auto-organisation. De plus, le phenomene d'auto-organisation presente un interet technologique puisque qu'il permet de faire croitre des nanostructures regulieres en taille et en espacement dans la gamme 1-100 nm. Nous illustrons le potentiel de ces systemes dans le domaine de la nanostructuration par deux exemples : ̱les surfaces vicinales stables de au(111) peuvent servir de gabarit pour la croissance organisee d'atomes de cobalt. On forme alors des reseaux de plots de quelques nm 2 regulierement espaces de quelques nm. ̱la croissance d'un film ultra-mince de cobalt sur une surface facettee d'or permet d'obtenir une nanostructuration magnetique spontanee du film. La variation de l'anisotropie magnetique avec la densite de marches semble etre a l'origine de ce phenomene.
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Martin, Pascal. "Etude par AFM dynamique d'ADN sur des surfaces et des nanostructures chimiquement modifiées." Bordeaux 1, 2004. http://www.theses.fr/2004BOR12876.
Full textAbstract:
Ce travail est une étude par microscopie de force dynamique de brins d'ADN déposés et suspendus sur des surfaces chimiquement modifiées. L'objectif est de déposer l'ADN avec le minimum de perturbation. Pour cela, nous avons réalisé des substrats permettant de suspendre l'ADN entre deux points de colle ou entre deux ravins d'une nanostructure. Ce projet se divise en trois parties qui font intervenir trois domaines scientifiques différents. Il débute par la conception et la fabrication des surfaces chimiquement modifiées avec des organosilanes à longues chaînes carbonées et terminées par une extrémité fonctionnelle adaptée au dépôt d'ADN. La caractérisation de ces surfaces a été réalisée à l'aide de la spectroscopie Raman et Infra Rouge et par ellipsométrie. Celles-ci montrent l'homogénéité et la reproductibilité des films greffés. L'étape suivante a été de caractériser en microscopie de force atomique les propriétés mécaniques de ces couches pour permettre le dépôt d'ADN sans perturber celui-ci de manière trop importante. Ainsi nous montrons que les couches greffées possèdent un comportement de type fluide qui permet de mieux contrôler les interactions entre l'ADN et le substrat. Enfin le dépôt d'ADN sur ces substrats a permis d'observer des brins d'ADN suspendus sur les ravins des nanostructures et des situations particulières ou l'ADN s'insère dans la couche greffée. Le comportement de l'ADN suspendus n'a pu être isolé des interactions entre la pointe et les parois de la nanostructures. L'étude en cours d'une modification du profil des ravins des nanostructures doit permettre de minimiser ces interactions et d'observer le comportement de l'ADN sous l'interaction de la pointe.
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Juneja, Harpreet. "Removal of Adsorbed Moisture and Organics from Surfaces and Nanostructures in Semiconductor Manufacturing." Diss., The University of Arizona, 2008. http://hdl.handle.net/10150/193597.
Full textAbstract:
As the semiconductor industry is moving towards achieving smaller, denser and faster integrated circuits; the issue of contamination control is becoming increasingly important. The current work focuses on the mechanism and kinetics of removal of adsorbed moisture and organics from surfaces and nanostructures.In the first application of this study, a novel approach to the characterization of dynamic interactions of gases with solid surfaces is developed. A model is developed to represent the simultaneous adsorption and desorption processes in these systems. The model can simulate both the non-equilibrium adsorption and desorption processes as well as the equilibrium state (isotherms and isobars). The model is validated using experimental data, and applied to the adsorption of moisture on oxides (ZrO2 and HfO2). Practical application of this work is shown by optimizing the purge recipes for removal of moisture from a ZrO2 film.In the second application, a novel approach is developed and demonstrated to characterize the sampling line effects during dynamic monitoring of fluid concentrations. The "Sampling line" in this study refers to all components between the point of fluid sampling and the point of analyzer sensor. In general, sampling lines introduce errors in measurements by altering the sample properties due to the fluid transport in the line as well as the adsorption and desorption of fluid constituents on the surfaces of the sampling components that come in contact with the sample fluid. A methodology based on a sampling line simulator is developed for taking these effects into account and correcting the measurements. The sampling line simulator can be used to analyze the effect of various sampling configurations and operating conditions.In the last application, experiments were carried out to study the interaction of organics with micro/nano particles representing nanostructures. A process model is developed which gives insight about the mechanism and kinetics of these interactions. The micro/nano particles, due to their large surface area, can adsorb any other species which may result in the change in their properties. This may ultimately affect the process in which they exist. This study will also be helpful in analyzing the Environment, Safety and Health (ESH) effects of nanostructures.
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Lavenus, Sandrine. "Études des interactions entre cellules souches et surfaces implantaires nanostructurées." Nantes, 2010. https://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show/show?id=2d0946e5-0bbf-466c-a5b0-5c6e5d88f147.
Full textAbstract:
Les implants métalliques permettent des réhabilitations prothétiques présentant de fort taux de succès cliniques grâce leurs propriétés de surface. Différentes études ont montré que les propriétés de surfaces telles que la rugosité et la composition chimique modulent l'adhésion et la différenciation cellulaire et par conséquent, l'ostéointégration des implants. L'étude des intéractions entre les cellules et les surfaces implantaires est essentielle pour la compréhension de leur intégration tissulaire. Dans ce contexte, l'objectif de ce travail a été l'étude de l’adhésion et la différenciation de cellules souches mésenchymateuse (CSM) sur des surfaces en titane nanostructurées mimant la chimie de l’implant. Dans un premier temps, nous avons étudié l'adhésion et la différentiation des CSM sur des substrats ayant une composition différente et une rugosité similaire. Puis, des surfaces de titane nanostructurées ont été réalisées et caractérisées. Une évaporation de titane a été réalisée sur des membranes de polycarbonate percées par des pores de 50, 200 ou 400 nm de diamètre. Une méthode d’anodisation a permis d'obtenir une surface en nid d'abeille avec des pores de 30, 50 et 100 nm de diamètre. La dernière étape de ce travail a consisté à étudier les intéractiosn entre CSM et surfaces nanostructurées. L’adhésion et la différenciation ostéoblastique ont été étudiées par immunomarquage, analyse d’image et PCR arrays suivit de Q-PCR. Enfin, l'histomorphométrie après 1 et 3 semaine d'implantation de fil de titane anodisée dans des tibias de rats a permis de caractériser l'ostéointégration des implants et une corrélation avec les résultats obtenu in vitro. La caractérisation des propriétés de surfaces et l'étude biologique des différents types cellulaires sur ces surfaces permettront de mieux appréhender le comportement cellulaire et ces conséquences dans l'ostéointégration des implants en titaneMetal implants allow nowadays prosthetic rehabilitations with high clinical success due to their surface properties. Some studies have shown that surface properties such as roughness, wettability and chemistry changed the adhesion and differentiation of cells, and thereby, the integration of implant in tissues. Understanding of the interactions between cells and implant surfaces is essential in the field of tissue engineering and biomaterials. Attachment, adhesion and spreading of cells establish the first step of interaction between cells and surfaces and, so the quality of this step determined the cell capacity to proliferate and differentiate on implant surface. In this context, the aim of this study was to study the adhesion and differentiation of human mesenchymal stem cells (hMSC) on nanostructured surface. In the first part, the adhesion, proliferation and differentiation of hMSC, osteoblasts and gingival fibroblasts were compared on substrates with similar surface roughness and wettability, but different chemistries. Secondly, nanostructured titanium surface were realized and characterized. Titanium vapor deposition was performed on polycarbonate membranes with pores of 50, 200 or 400 nm of diameter. Anodisation also allowed obtaining a regular surface with pores of 30, 50 and 100 nm of diameter. In the last part of this work, the adhesion and osteoblastic differentiation of hMSC were studied on these nanostructured surfaces. Cell adhesion and differentiation have been investigated using staining, immunostaining, image analysis and gene expression. Finally, histomorphometric analysis of anodized implant after 1 and 3 weeks of implantation in rat tibia allowed the characterization of osteointegration. The characterization of surface properties and biological study of different cell type on nanostructured surface was necessary to understand the behaviour of cells and so, the consequence for the osteointegration
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Le, Guéhennec Laurent. "Etude des interactions cellulaires et tissulaires au contact de surfaces implantaires." Nantes, 2008. http://www.theses.fr/2008NANT04VS.
Full textAbstract:
Le recours aux implants dentaires permet actuellement des réhabilitations prothétiques présentant de fort taux de succès cliniques. Ce succès repose notamment sur le développement de surfaces implantaires permettant des taux d'ostéointégration élevés. Le but des recherches menées au cours de cette thèse a consisté à caractériser l'effet de différentes surfaces sur l'ostéointégration des implants dentaires. Pour cela, nous avons tout d'abord étudié in vitro l'effet de différentes rugosités de surface sur une lignée de cellules ostéoblastiques, en recherchant également l'effet éventuel de la présence de résidus de particules de sablage à la surface de l'implant. Notre étude in vitro a également porté sur l'effet de la caractérisation nanométrique de surfaces en inox sur le comportement de ces cellules ostéoblastiques. Enfin, nous avons caractérisé in vivo l'ostéointégration de trois des états de surface rugueux que nous avions préalablement étudiés in vitro. L'ostéointégration obtenue a aussi été comparée à celle d'implants recouverts d'un fin revêtement biomimétique de phosphate de calcium. Ces études ont permis de souligner la complexité des interactions cellulaires et tissulaires avec différents états de surface implantaires. L'ensemble de ce travail a montré l'importance de contrôler la rugosité de surface implantaire afin de favoriser l'ostéointégrationDental implants allow nowadays prosthetic rehabilitations with high clinical success. This success is based on the development of implant surfaces allowing high osseointegration rates. The aim of the studies performed during this thesis consisted in the characterization of the effect of different titanium dental implant surfaces on osseointegration. For this purpose, the in vitro behaviour of osteoblastic line cells has been characterized on different titanium surfaces presenting various roughness. An eventual effect due to the presence of residual blasting material has also been studied. The effect of roughness at the nanometer scale on stainless steel surfaces has also been investigated in vitro by using the same osteoblastic cells line. Then, the osseointegration of three different rough surfaces formerly studied in vitro has been evaluated by implantation in the femoral epiphysis of rabbits. The osseointegration has been compared to biomimetic calcium phosphate coated titanium implants. These studies have emphasized the complexity of the interactions between cells and surfaces. This work also demonstrates the importance of controlling the implant surface roughness in order to favour the osseointegration
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Treier, Matthias. "Novel approaches to the bottom-up fabrication of ordered organic nanostructures on metal surfaces /." [S.l.] : [s.n.], 2009. http://opac.nebis.ch/cgi-bin/showAbstract.pl?sys=000286586.
Full text
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Martinez-Gil, Amanda. "Nanostructuration de surfaces de silicium pour guider la croissance auto-organisée de nanostructures métalliques." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00012192.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse porte sur le développement d'une méthode novatrice de réalisation de nanostructures. Offrant la possibilité de nanofabrication au-delà des limites des techniques de litho-gravure (approche "top-down"), la croissance en mode tri-dimensionnel (approche "bottom-up"), qui se caractérise par la formation spontanée d'îlots à partir d'atomes déposés en surface, fournit des nanostructures avec d'excellentes qualités (résolution, interface). L'idée de ce travail a été d'étudier la structuration du substrat pour provoquer un arrangement périodique de ces îlots nanométriques avec une faible dispersion en taille. Cette pré-structuration est obtenue de façon "naturelle" à partir des marches des surfaces vicinales et de façon "artificielle" en imposant un motif périodique par litho-gravure. Nous avons élaboré des réseaux de trous sur des surfaces vicinales de Si(111) par lithographie électronique et gravure ionique réactive. Une optimisation des conditions de litho-gravure par plan d'expériences a permis de fabriquer des réseaux de trous de 40 nm de diamètre espacés de 40 nm, avec un facteur de forme supérieur à 1. La structuration de surface se poursuit par un recuit sous ultravide qui permet de réarranger la morphologie de celle-ci, notamment en ordonnant les marches suivant le réseau prédéfini par litho-gravure. Partant d'une surface avec des trous plus profonds et en procédant à son hydrogénation, l'optimisation de la durée et de la température de recuit permet d'éviter l'annihilation des trous avant le réarrangement total de la surface. Parallèlement à cela, il a fallut trouver les futures conditions de croissance permettant l'auto-organisation d'îlots d'or sur ces surfaces ainsi structurées. Pour cela, nous avons utilisé la surface "modèle" Si(111) désorientée de 2° vers [11-2] qui présente, grâce aux effets d'accumulation de marches (effets de "step bunching"), une structuration naturelle 1D avec une périodicité voisine de celle recherchée lors de la structuration artificielle. En ajustant le flux d'atomes et la température, c'est-à-dire la longueur de diffusion des ad-atomes d'or, nous avons obtenu un alignement d'îlots nanométriques le long des bords de marche de ces surfaces vicinales. Ceci est un premier pas vers la croissance auto-organisée en 2D, basée sur l'association des approches "top-down" et "bottom-up".
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Menzel, Matthias [Verfasser]. "Non-collinear magnetic ground states observed in iron nanostructures on iridium surfaces / Matthias Menzel." München : Verlag Dr. Hut, 2011. http://d-nb.info/1018982582/34.
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Didiot, Clément Kierren Bertrand Malterre Daniel. "Etude des propriétés électroniques des états de Shockley dans les surfaces nanostructurées auto-organisées." S. l. : S. n, 2007. http://www.scd.uhp-nancy.fr/docnum/SCD_T_2007_0133_DIDIOT.pdf.
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Jaafar, Ali. "Etude théorique du lien entre structure électronique locale et environnement structural et chimique dans les alliages et couches minces à base de métaux de transition : application au système CoAu." Strasbourg, 2010. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2010/JAAFAR_Ali_2010.pdf.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse a consisté à caractériser théoriquement la structure atomique de surfaces pures (substrats) nanostructurées ou non et de dépôts métalliques (hétéro-épitaxiés) sur ces surfaces. Notre étude s'est articulée autour de trois axes : Le premier axe concerne l'étude de surfaces pures métalliques (Ir, Pt et Au) afin d'étudier l'origine des nanostructurations à base de fautes d'empilement et ceci du point de vue de la structure électronique. Cette étude a été réalisée grâce à la méthode des liaisons fortes (TB, fraction continue–récursion) en prenant en compte explicitement l’hybridation sp-d qui joue un rôle important bien qu’elle soit usuellement négligée. Dans le deuxième axe, l'objectif était de déterminer une règle de transfert de charge pour le système mixte CoAu à partir de calculs DFT-SIESTA afin de l'utiliser dans des calculs TB sur les systèmes à base d’alliages métalliques. Pour ce faire, nous avons étudié une série de configurations modèles afin de caractériser le système CoAu en ce qui concerne sa tendance chimique, les transferts de charge et les moments magnétiques locaux. Nous avons ainsi démontré que cette règle se réduit à une neutralité de charge par site, par espèce chimique et par orbitale. Dans le troisième axe, nous avons appliqué cette règle de neutralité dans des calculs TB pour des applications particulières (alliages, dépôts de Co sur Au(111)). En conclusion, nous avons montré la capacité de la méthode des liaisons fortes à donner une description pertinente de la structure électronique locale en lien avec l'environnement chimique et structural dans les systèmes à base d'alliages de métaux de transition et de basse dimensionnalitéThis thesis has consisted of characterizing theoretically the atomic structure of pure nanostructured (or no) surfaces (substrates), and of metallic deposits (hetero-epitaxial) on these surfaces. Our study was revolved around three axis: The first concerns the study of pure metallic surfaces (Ir, Pt and Au) used to study the origin of stacking defaults at surfaces from electronic structure point of view. This study was conducted within through the tight-binding (TB) method (continued fraction - recursion) by taking explicitly into account the sp-d hybridization which plays an important role, although it is usually neglected. The aim of the second axis is to find a rule for charge transfer in the mixed system CoAu using DFT-SIESTA calculations, to include them later in TB calculations for systems based on alloys metal. In this aim, we studied a series of model configurations to characterize the system CoAu regarding its chemical tendency, the charge transfer, and the local magnetic moments. We have shown that this rule reduces to a charge neutrality by site, species and chemical orbital. In the third axis, we applied this rule of neutrality in TB calculations for specific applications (alloys, Co deposition on Au (111)). In conclusion, we demonstrated the ability of the tight-binding method to give a relevant description of the local electronic structure linked with chemical and structural environment in transition metal alloys and low dimensionality systems
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Hairaye, Camille. "Fonctionnalisation de surfaces par microstructuration laser." Thesis, Strasbourg, 2017. http://www.theses.fr/2017STRAD013/document.
Full textAbstract:
Cette thèse porte sur la fonctionnalisation de surface par microstructuration laser. L’étude expérimentale a consisté à texturer des surfaces d’acier inoxydable avec une source laser impulsionnelle à fibre dopée Yb (1030 nm, 300 fs), dans le but de contrôler leur mouillabilité et de les rendre superhydrophobes. Par une optimisation des conditions d’irradiation, il est possible de conférer à la surface une structuration à double échelle de rugosité. Des structures d’une dizaine de micromètres sont réalisées par ablations successives selon un motif de lignes croisées, sur lesquelles se forment des nanostructures auto-organisées. La simulation du couplage de l’énergie dans la cible a permis de déterminer les paramètres opératoires pour limiter l’accumulation thermique en surface. L’étude fait clairement apparaître le rôle de la texturation dans l’apparition du caractère superhydrophobe de la surface, tout en soulignant l’influence des propriétés physico-chimiques du matériauThis PhD thesis is about surface functionalization by laser microstructuring. The experimental study consists in texturing stainless steel surfaces with a pulsed Yb fibre laser source (1030 nm, 300 fs), in order to control their wettability and confer to them superhydrophobic properties. With an optimization of the irradiating conditions on the target, it is possible to confer to the surface a dual-scale roughness. By successive ablations according to a pattern of crossed lines, microstructures in the range of tens of micrometres are realized, on which self-organized nanostructures are superimposed. Simulation of the energy coupling in the material allows to determine the process parameters to be used, in order to limit the thermal accumulation and avoid the melting of the surface. This study reveals the role of the laser texturing in the apparition of the superhydrophobic character and emphasizes the influence of the physicochemical properties of the material
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Lacaille, Victor. "Traitements thermochimiques de surfaces nanostructurées. Modélisation numérique et expérimentation." Ecole nationale d'ingénieurs (Saint-Etienne), 2015. http://www.theses.fr/2015ENISE034.
Full textAbstract:
La nanostructuration par voie mécanique est une méthode de durcissement de surface agissant directement sur la microstructure de la pièce mécanique traitée. En plus de présenter d’excellentes propriétés de dureté, de résistance à l’usure et de tenue à la fatigue, les surfaces nanostructurées ont pour propriété de favoriser la diffusion d’éléments chimiques, améliorant ainsi l’efficacité d’un autre type de durcissement de surface que sont les traitements thermochimiques. Bien que l’origine de cette augmentation des propriétés de diffusion soit connue, la quantification de ses effets est encore peu maitrisée. Ces travaux s’appliquent, par des études numériques et expérimentales, à donner les bases pour l’élaboration d’outils permettant la prédiction et la quantification de ces effets. Une première analyse par éléments finis sur des volumes élémentaires représentatifs mène à un modèle analytique ainsi qu’à un abaque permettant la prédiction du coefficient de diffusion d’une espèce chimique dans un matériau en fonction de sa microstructure. La partie expérimentale suivante permet d’observer sur un matériau modèle (le Fer) que les effets d’une nanostructuration de surface sur la nitruration résident principalement dans la cinétique de diffusion. Elle apporte également les données d’entrée nécessaires à l’explication des phénomènes observés expérimentalement et dont une partie d’investigations numériques fait l’objet. Enfin, le dernier chapitre de ces travaux s’attache à l’élaboration des prémices d’un outil industriellement exploitable, permettant de prédire le gain obtenu par nanostructuration de surface sur le traitement thermochimique d’un matériauSurface mechanical attrition is a way to improve the hardness of mechanical parts. It affects directly the microstructure of the treated part. In addition to their excellent hardness, wear resistance and fatigue resistance properties, nanostructured surfaces boost the diffusion of chemical elements and improve in this way the efficiency of thermochemical treatments which are also hardening methods by chemical processes. Although the reasons of this efficiency improving are known, the quantification of its effects is not still much understood. This work aims by numerical and experimental studies to give the basics for the creation of prediction tools of these effects. First, a finite elements analysis on representative volume elements leads to an analytical model and to an abacus for the prediction of the diffusion coefficient of a chemical element in a material with a given microstructure. The experimental part points out on a model material (Iron) that the effects of surface nanostructuring on nitriding stand mainly in the diffusion kinetics. It also gives data required for the explanation of experimentally observed phenomenon that the following chapter concerns. The last chapter of this work aims to elaborate the beginnings of an industrial tool which predicts the gain obtained by surface nanostructuring on the thermochemical treatment of a given material
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Petreto, Alexandra. "Fonctionnalisation optimisée de différentes surfaces par des paires de FRET pour des applications de biodétection en plasmonique et en microfluidique." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLS048/document.
Full textAbstract:
La qualité de la prise en charge d’un patient repose sur la disponibilité d’outils diagnostiques performants. Le développement de biocapteurs s’appuyant sur le phénomène de transfert d’énergie par résonance de type Förster permet la détection de biomarqueurs spécifiques avec une grande précision et une bonne sensibilité. Le FRET (Förster Resonance Energy Transfer) est un processus de transfert d’énergie dépendant de la distance fréquemment utilisé dans les applications de biodétection, dans lesquelles les reconnaissances, fonctions et structures biologiques sont de l’ordre de 1 à 20 nm. Cette thèse de doctorat présente la mise en œuvre de procédés de fabrication et de fonctionnalisation pour la détection optique de molécules d’intérêt biologique par FRET, en particulier pour des applications en diagnostic clinique et en séquençage d’ADN.Ce travail présente une étude du phénomène de FRET sur des surfaces d’aluminium fonctionnalisées, première étape du développement d’une plateforme de séquençage par FRET exalté par effet plasmonique. La détection quantitative du phénomène de FRET sur des surfaces d’aluminium fonctionnalisées par silanisation est développée, et les résultats de caractérisation de la fonctionnalisation par différentes méthodes (angle de contact, spectroscopie FTIR, imagerie de fluorescence) sont discutés en détails.Ce manuscrit expose également le développement d’un dispositif microfluidique fonctionnalisé pour la réalisation d’un immunodosage par FRET multiplexé. Dans l’optique de concevoir un dispositif intégré fonctionnalisé pour la détection par FRET en conditions microfluidiques, j’ai développé une stratégie pour la réalisation d’un biocapteur optique microfluidique par FRET multiplexé. Les résultats préliminaires de FRET entre deux anticorps fluorescents dans un canal microfluidique démontrent la faisabilité d’une telle plateforme de biodétectionPatient care quality relies on the availability of efficient diagnostics tools. Development of biosensors based on Förster resonance energy transfer (FRET) allows for the detection of specific biomarkers with high precision and sensitivity. FRET is a distance dependent energy transfer process that is frequently used in biosensing applications, in which biological recognition, functions or structures are within the 1 to 20 nm length scale. This PhD thesis presents the establishment of fabrication and functionalization processes for the optical FRET detection of molecules of biological interest, toward an application in clinical diagnostics and DNA sequencing.This work presents a FRET study on functionalized aluminum surfaces, which is the first step towards the development of a sequencing platform using plasmonics enhanced FRET. Quantitative FRET detection on silanized aluminum surfaces was extensively investigated and the results of different characterization methods (contact angle, FTIR spectroscopy, fluorescence imaging) are discussed in details.This manuscript also describes the development of a functionalized microfluidic device for the realization of a multiplexed FRET immunoassay. With the aim of designing a functionalized integrated device for FRET detection in microfluidic conditions, I developed a strategy for the realization of a microfluidic optical multiplexed FRET biosensor. Preliminary FRET results between two labeled antibodies in a microfluidic channel demonstrate the feasibility of such a biosensing platform
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Pascale, Alina. "EVOLUTION MORPHOLOGIQUE DES NANOSTRUCTURES Si1-xGex PENDANT LA CROISSANCE PAR EJM." Phd thesis, Université de la Méditerranée - Aix-Marseille II, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00504903.
Full textAbstract:
Les hétérostructures à base d'alliage Silicium Germanium (SiGe) sont utilisées dans certains transistors depuis la fin des années '90. De nouveaux composants très prometteurs pour la nanoélectronique pourraient être fabriqués en utilisant les propriétés quantiques d'objets de basse dimensionalité à base de SiGe. Pour cela, la taille et l'organisation de ces objets doivent être parfaitement contrôlées à l'échelle nanométrique. Le but est d'atteindre des tailles d'îlots de ~20 nm et une densité ~1011/cm2. Une voie simple et peu coûteuse pour la réalisation de telles nanostructures est l'auto-organisation naturelle d'îlots quantiques de Ge par la croissance par épitaxie par jets moléculaires (EJM). Les trois problèmes qui persistent à l'heure actuelle pour réaliser ce type de structures sont : 1) l'interdiffusion entre le Ge et le substrat ; 2) la taille moyenne des îlots qui est très inhomogène et toujours supérieure à 70 nm; 3) l'organisation des îlots de taille nanométrique, impossible à réaliser à grande échelle par des techniques locales. Dans ce travail nous avons étudié l'auto-organisation d'îlots de Ge sur des substrats vicinaux de Si nanostructurés, en utilisant un processus à deux étapes qui consiste en : i) l'auto-structuration naturelle du substrat et ii) la nucléation préférentielle des îlots de Ge sur les motifs créés. Dans les trois premiers chapitres des rappels bibliographiques sur les mécanismes de croissance et d'auto-organisation, sur les instabilités de croissance et sur les simulations Monte Carlo sont présentés. Les résultats, à la fois théoriques et expérimentaux de ce travail, ont permis de mettre en évidence une pseudo-barrière Ehrlich-Schwoebel inverse implicite à l'origine de l'instabilité cinétique qui se développe durant l'homoépitaxie Si/Si(001). Les exposants critiques de l'évolution de cette instabilité ont été extraits expérimentalement et sont en bon accord avec la théorie. Les instabilités qui apparaissent durant la croissance SiGe/Si ont des origines complexes liées à un couplage de la contrainte et de la cinétique. Par ailleurs, nous avons mis en évidence une réduction importante de l'énergie élastique d'un système comprenant un îlot de Ge, une couche de mouillage de Ge et un substrat à motifs de Si (où chaque motif est représenté par des marches) lorsque le motif présente au moins trois marches.
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Georgieva, Petya. "DEVELOPMENT OF THERMALLY PROCESSED NANOCOMPOSITES WITH CONTROLLED SURFACES." Doctoral diss., University of Central Florida, 2006. http://digital.library.ucf.edu/cdm/ref/collection/ETD/id/2883.
Full textAbstract:
The ever increasing need for technology development requires the integration of inexpensive, light weight and high strength materials which are able to meet the high standards and specifications for various engineering applications. The intention of this work is to show that the suitable material selection and the utilization of plasma spray processing can be of potential interest to a large number of industrial, biomedical and everyday life applications. This research demonstrates also that plasma processing is a promising engineering tool for multifunctional coatings and near-net-shape manufacturing. Further, the theoretical and experimental results are combined in order to explain the mechanisms behind nanostructure retention and enhanced properties. Proper design of experiments, an appropriate material selection and experimental methodology are discussed herein. The experimental conditions were optimized in order to achieve the best materials properties according to their explicit properties and functions. Specific materials were consolidated according to their prospective performance and applications: 1) Plasma spraying of nano-Ceria-stabilized Zirconia free form part for stem cells scaffolds, 2) Plasma spraying of FeCrAlY on Ti-alloy plate, additionally coated with nano-size Hydroxyapatite for bone tissue engineering, 3) Wire-arc spraying of nano-based steel wires for aerospace and automotive applications. The performance and characteristics of all of the developed coatings and free-form-parts are evaluated using state-of-the art characterization techniques.Ph.D.
Department of Mechanical, Materials and Aerospace Engineering;
Engineering and Computer Science
Materials Science and Engineering
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Liscio, Fabiola. "Nanostructures magnétiques auto-assemblées sur des surfaces à faible énergie par épitaxie par jets moléculaires." Grenoble INPG, 2009. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00391031.
Full textAbstract:
Les nanostructures d'alliages MxPt1x (M=Co et Fe) développent des anisotropies magnétiques perpendiculaires, très intéressantes pour des applications dans le domaine de l'enregistrement à haute densité. Dans ce travail de thèse, la nature du substrat (structure, symétrie et énergie de surface) et l'influence de la température de co-déposition sur les propriétés structurales et magnétiques des nanostructures ont été étudiés. La méthode a consisté à déposer des atomes de métaux de transition par épitaxie à jets moléculaires sur les surfaces WSe2(001) et NaCl(001) de faible énergie. Elle a conduit à la formation de nanostructures modèles, non contraintes dont les propriétés ont été déterminées par différentes techniques (diffraction X, XAFS, GISAXS, MET, STM et magnétometrie SQUID). Les effets de mise en ordre chimique à courte et à longue distance et l'influence de la morphologie et de la direction de croissance sur les propriétés magnétiques ont été clairement démontrésNanostructures of MxPt1x (M=Co and Fe) alloys have perpendicular magnetic anisotropy which makes them good candidates as high density magnetic recording media. In this thesis work, the structural and magnetic properties of these nanostructures were studied as a function of the substrate (structure, symmetry and surface energy) and the co-deposition temperature. The nanostructures were prepared by co-deposition of transition metal atoms on low energy surfaces WSe2(0001) and NaCl(001) by molecular beam epitaxy. This led to the formation of stress-free nanostructures whose properties were characterized by techniques including X-ray diffaction, XAFS, GISAXS, TEM, STM and SQUID magnetometry. The chemical order effects at short- and long-range and the in uence of morphology and growth direction on magnetic properties were clearly shown
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BAUDOT, Grégory. "Nanostructures magnétiques auto-organisées: le cas du cobalt sur les surfaces vicinales de l'or (111)." Phd thesis, Université Paris-Diderot - Paris VII, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00004422.
Full textAbstract:
La croissance et l'étude des propriétés des nano-structures magnétiques est un enjeu important du point de vue fondamental et technologique. De par leur taille, les nano-structures sont susceptibles de présenter des structures et des propriétés magnétiques nouvelles. Les surfaces vicinales permettent de maîtriser la densité et la direction des marches atomiques et constituent des substrats nano-structurés à 1D. L'auto-organisation sur les surfaces cristallines fournit des substrats avec des nano-structurations que l'on peut combiner à un réseau de marches pour stabiliser un ordre 2D à grande distance. Une étude STM à température variable et des simulations numériques nous permettent d'étudier la croissance organisée de nano-plots de cobalt sur des substrats vicinaux d'or reconstruits et de déterminer les mécanismes atomiques responsables de l'organisation de la croissance. Sur ces nano-particules mono-disperses nous menons des mesures magnétiques par effet Kerr magnéto-optique MOKE. Nous caractérisons ainsi le super-paramagnétisme des nano-plots de cobalt et nous en mesurons l'énergie d'anisotropie. Dans un second temps nous étudions les modifications structurales induites par les marches pour des films de cobalt déposés sur des substrats d'or vicinaux. Nous présentons des mesures de diffraction des rayons X interprétées dans le cadre d'un modèle probabiliste d'empilement de plans (111). Nous déterminons précisément la structure des films minces et montrons qu'ils présentent une structure cubique à faces centrées. Le magnétisme de ces couches de cobalt mesuré par MOKE révèle des propriétés d'anisotropie magnétique liées à leur structure cubique et à la vicinalité de l'interface.
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Bornemann, Sven. "Theoretical Investigations on the Magnetic Properties of Fe and Co Nanostructures on Noble Metal Surfaces." Diss., lmu, 2011. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:19-142075.
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Silly, Mathieu. "Etude des surfaces, interfaces et nanostructures du β-SiC(001) : propriétés électroniques, structurales et optiques." Paris 11, 2004. http://www.theses.fr/2004PA112306.
Full textAbstract:
Nous étudions les surfaces du β-SiC(001) propres, couvertes d’argent, hydrogénées et oxydées par microscopie tunnel (STM), émission de photon induite par STM, spectroscopie de photoélectrons et diffraction de rayons X en incidence rasante utilisant le rayonnement synchrotron. L’étude de la reconstruction (5x2) en diffraction de rayons X en incidence rasant nous permet de déterminer la structure à l’échelle atomique des lignes atomiques de silicium. Les différentes reconstructions de surface présentent des comportements très différents en émission de photons induite par STM. Les surfaces riches en silicium (3x2) et terminées carbone c(2x2) sont détruites par les conditions tunnel à fort courant et forte tension. Des images résolues à l’échelle atomique sont obtenues simultanément en topographie et en émission de photons sur les reconstructions (3x2), c(4x2) et lignes atomiques de silicium. Le contraste en émission de photons est attribué aux états électroniques de surface. La surface de β-SiC(001)-(2x3)/Ag est imagée par émission de photons induite par STM avec la résolution atomique. Nous montrons que les lignes de silicium couvertes d’argent présentent une résistance différentielle négative. En dépôt épais, l’argent s’organise en clusters métalliques sur la surface c(4x2). La réponse en émission de photon est gouvernée par les variations de plasmons localisés. Nous montrons en spectroscopie de photoélectrons qu’une surface (3x2) préoxydée peut être métallisée par dépôt d’hydrogène atomique. Enfin, une étude en spectroscopie de photoélectrons sur les surfaces terminées carbone montre que ces surfaces étaient moins réactives à l’oxygène que les surfaces terminées siliciumWe study clean, silver covered, hydrogenated and oxidized β-SiC(001) by scanning tunnelling microscopy (STM), STM induced light, photoelectron spectroscopy using synchrotron radiation and grazing incidence X-ray diffraction (GIXRD). We determine the atomic structure of the silicon terminated β-SiC(001)-(5x2) reconstructed surface and deduce the structure of the Si atomic line. The various β-SiC(001) reconstructed surfaces are probed by STM induced light and exhibit different behaviour. The Si-rich (3x2) and C-terminated c(2x2) surfaces are destroyed by the tunnelling conditions (high current and high voltage), while the c(4x2) remains stable. We obtained topographic and photon atom-resolved images simultaneously in topography and photon emission for the (3x2), c(4x2) and silicon atomic lines. The contrasts in photon emission are interpreted as surface state variations. The atomic resolution in photon emission is also obtained with β-SiC(001)-(2x3)/Ag. We show that the silver covered Si atomic line presents differential negative resistance. For thick silver coverage on c(4x2), silver is organized in clusters, here the contrasts in photon emission are interpreted as localised plasmons variations. We show by photoelectron spectroscopy that pre oxidized (3x2) surface can be metallized upon atomic hydrogen exposure. Finally, the C-terminated surfaces are found to be much less reactive than Si-terminated surfaces towards oxygen
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Salou, Laëtitia. "New bioactive surfaces for titanium implants : Research, characterisation and industrial development." Nantes, 2015. https://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show/show?id=ac38020b-e6ab-4197-a22a-9e712c35762c.
Full textAbstract:
Biocompatible and corrosion resistant regarding biological fluids, titanium is still an inert material: it does not participate actively at the tissue-integration around the implant. Surface modification of titanium at nanoscale can promote cell adhesion and differentiation by modulate genes expression due to a phenomenon of mechano-transduction. In this thesis, we have focused on the development, the characterization and the direct application of our nanostructured surface of medical devices. First of all, our study focused on the preparation and physicochemical characterization. After obtaining reproducible surfaces on small samples, our research has focused on the biological characterization of the surface. In-vivo studies conducted in rabbits have allowed us to show similar biomechanical attachment and good osseointegration of the nanostructured surface compared to commonly used surfaces on the market. The application of this new surface on more complex titanium implant such as tracheal prosthesis, has allowed us to observe delamination phenomenon of the nanostructure layer. Therefore, our research was oriented towards the problem of mechanical strength of the surface with the realization of nano scratch test and tribology. A topic in the zeitgeist, as a new EU regulation for medical devices which incorporate nanomaterials will take effect in 2017. To conclude, this work enable to propose a nanosurface with promising results of tissues integration required for medical deviceBiocompatible et résistant à la corrosion des fluides biologiques, le titane reste cependant un matériau inerte : il ne favorise pas de manière active l'intégration osseuse autour de l'implant. La modification de surface du titane à l'échelle nanométrique permet de moduler l'expression des gènes favorisant l'adhésion et la différentiation cellulaire par un mécanisme de mécanotransduction. Dans ces travaux de thèse, nous nous sommes donc attachés développer, caractériser et appliquer une surface nanostructurée directement sur des dispositifs médicaux. Dans un premier temps, notre étude s'est concentrée sur la préparation et la caractérisation physicochimique. Après l'obtention de surface reproductible sur petits échantillons, nos recherches se sont axées sur la caractérisation biologique de la surface. Des études invivo réalisées chez le lapin ont permis de montrer une accroche osseuse renforcée et bonne ostéointégration de la surface nanostructurée en comparaison avec des surfaces couramment utilisées sur le marché. L'application de cette nouvelle surface sur pièce plus complexe comme les prothèses de trachée, nous a permis de rendre compte d'un phénomène de délamination de la couche de nanostructure. Nos recherches se sont donc orientées vers la problématique de tenue mécanique de la surface avec la réalisation de nano scratch-test et tribologie. Un sujet dans l'air du temps, puisqu'une nouvelle règlementation européenne concernant l'incorporation de nanomatériaux dans les dispositifs médicaux rentrera en vigueur en 2017. En conclusion, ces travaux nous permettent de proposer une nouvelle surface améliorant l'intégration tissulaire intéressante pour une application médicale