Tesis: "Matériaux hybrides nanostructurées"

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Philippot, Gilles. "Supercritical fluids synthesis of BaTiO3 based nanoparticles : study of the particles growth mechanisms, powder processing and ferroelectric properties". Thesis, Bordeaux, 2014. http://www.theses.fr/2014BORD0175/document.

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Dans un contexte où l’électronique est au centre de notre société, la productiond’appareils de plus en plus compacts et multifonctionnels concentre les efforts en rechercheet développement. Pour répondre à cette attente, une des options est d’augmenter lerendement volumique des composants passifs tels que les condensateurs, en se basant surl’utilisation de nanoparticules diélectriques du type BaTiO3. Dans un premier temps,l’objectif est d’optimiser la synthèse des nanoparticules de BaTiO3 et de comprendre leursmécanismes de formation en milieux fluides supercritiques. Pour ce faire nous avonscombiné des méthodes d’analyses ex situ telles que la microscopie électronique, ladiffraction des rayons X, et les spectroscopies Raman ou infra rouge à des mesures in situsynchrotron de diffraction des rayons X aux grands angles. L’étude a par la suite ététransposé à l’élaboration de la totalité des solutions solidesBa1-xSrxTiO3 (0 ≤ x ≤ 1) et BaTi1-yZryO3 (0 ≤ y ≤ 1). Une fois les synthèses optimisées, l’utilisation du spark plasma sintering(SPS) nous a permis de mettre en oeuvre des céramiques denses et nanostructurées,préservant la taille initiale des particules (20 nm), ceci afin d’étudier les propriétésintrinsèques des matériaux à l’échelle nanoscopique. Enfin, connaissant les propriétés debase de ces nanomatériaux, nous avons pu commencer à développer des matériauxhybrides diélectriques pour l’électronique flexible
In a context where the electronic is at the center of our society, theproduction of more compact and multifunctional devices focuses the research efforts.To answer to the expectations, one option is to improve the volume efficiency ofpassive components such as capacitors using dielectric nanoparticles such asBaTiO3. First, the objective is to optimize the synthesis of BaTiO3 nanoparticles andunderstand their formation in supercritical fluids. To do this, we combinedconventional ex situ analyses such as X-ray diffraction, electronic microscopy,infrared and Raman spectroscopies with in situ synchrotron wide angle X-rayscattering analyses. This was then transferred to the development of Ba1-xSrxTiO3 (0≤ x ≤ 1) and BaTi1-yZryO3 (0 ≤ y ≤ 1) solid solutions. Once the syntheses wereoptimized, using spark plasma sintering (SPS), we processed the powders intodense and nanostructured ceramics keeping the starting particles size (20 nm), tostudy the materials intrinsic properties at the nanoscale. Finally, knowing thenanoparticles properties, we could start to develop hybrid dielectric materials forflexible electronics

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El, Hankari Samir. "Silices hybrides nanostructurées par 'Liquid Crystal Templating' de précurseurs ioniques". Thesis, Montpellier 2, 2012. http://www.theses.fr/2012MON20016/document.

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Une série de précurseurs contenant des sous-structures organo-ioniques à base d'entités imidazolium, guanidinium, ammonium et zwitterionique ainsi que des précurseurs neutres contenant des sous-structures amido-thiol, amine-thiol et amine a été synthétisée. Ces précurseurs ont été utilisés pour la synthèse de matériaux silices hybrides nanostructurés par voie template. La formation de matériaux nanostructurés a été réalisée par des réactions d'hydrolyse-polycondensation par l'utilisation de différents agents de structuration. Ce travail avait pour but la détermination des principaux facteurs influençant la structuration des matériaux. Ainsi, nous avons préparé une série d'ionosilicates nanostructurés par une nouvelle méthode de structuration qui met en jeu des interactions spécifiques entre des paires d'ions ‘précurseur cationique - surfactant anionique' et ‘précurseur anionique - surfactant cationique'. Cette approche a permis d'accéder aux matériaux originaux de type PMO ionique. Finalement, nous avons utilisé pour la première fois des surfactants de guanidinium comme ‘template' dans la synthèse des silices ioniques nanostructurées de morphologie sphérique. Les matériaux nanostructurés contenant des sous-structures amine, amine-thiol, ammonium et zwitterionique développés au cours de ce travail présentent des surfaces spécifiques élevées et une bonne accessibilité des sites organiques. Ces propriétés font de ces matériaux des systèmes de choix pour des applications en catalyse ou en séparation
A series of precursors containing organo-ionic substructures such as imidazolium, guanidinium, ammonium and zwitterionic entities and several neutral precursors containing thiol-amide, thiol-amine and amino groups were successfully synthesized. These precursors were used for the synthesis of nanostructured silica hybrid materials containing ionic substructures via soft templating approaches. The formation of structured materials was achieved using template directed hydrolysis polycondensation procedures in the presence of various structure directing agents. The goal of this study was the determination of the parameters influencing the structuring of the materials. Thus, we prepared a series of nanostructured ionosilicates using a new method of structuring that is based on specific interactions between ‘cationic precursor - anionic surfactant' and ‘anionic precursor - cationic surfactant' ion pairs. This new strategy allowed the synthesis of ionic 'periodic mesoporous organosilicas'. At the end of this thesis, we used a new ‘guanidinium' type template in the preparation of nanostructured i-silica hybrid materials with a spherical morphology. Nanostructured ionosilicates bearing amine, amino-thiol, ammonium and zwitterionic substructures prepared in this work present high specific surface areas and a high accessibility of the organic functional sites. Due to these features, these materials have large potential in the fields of catalysis and separation

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Sutra, Pierre. "Catalyseurs hybrides organiques-inorganiques. Ancrage de complexes organométalliques sur silices mésoporeuses nanostructurées". Montpellier 2, 1998. http://www.theses.fr/1998MON20117.

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La preparation de catalyseurs heterogenes hybrides organiques-inorganiques pour les reactions d'epoxydation a ete realisee par greffage covalent de complexes du manganese dans le reseau mesoporeux de silices nanostructurees. Le controle de la selectivite des reactions de greffage sur le materiau mesoporeux est effectue par un traitement de la surface inorganique avec l'hexamethyldisilazane en phase vapeur. Ce traitement assure aussi une plus grande dispersion des complexes sur la surface et contribue a la limitation des interactions entre centres metalliques voisins. Le mecanisme de greffage sur la surface des silices mesoporeuses nanostructurees a ete determine par rmn mas. Il met en jeu les groupements siloxanes et silanols isoles qui constituent les zones hydrophobes de la surface de ces materiaux. L'evaluation des complexes greffes dans la catalyse d'epoxydation des olefines montre que ces systemes mesoporeux hybrides sont des supports interessants pour la catalyse heterogene d'oxydation. L'epoxydation enantioselective a aussi ete abordee par ancrage covalent d'un complexe mangano-tetraazamacrocycle chiral. Le 1r,2r-phenyloxypropylene est ainsi obtenu a partir du trans--methylstyrene avec un exces enantiomerique eleve.

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Nabokoff, Pierre. "Synthèses de précurseurs organiques de radicaux hétéroatomiques pour la préparation de matériaux hybrides". Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2020. http://theses.univ-amu.fr.lama.univ-amu.fr/201218_NABOKOFF_575sxytx526xlluw827l449jumhkc_TH.pdf.

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Cette étude a pour but d’explorer l’influence du nanoconfinement sur le comportement de substrats organiques incorporés dans des silices mésoporeuses. Ces travaux s’articulent en deux volets. Le premier est une étude sur l’efficacité de la réaction de fragmentation par voie photochimique ou thermique d’alcoxyamines confinées. Par comparaison avec une étude réalisée en solution, des mesures effectuées par spectroscopie RPE quantitative ont permis de montrer que l’efficacité de cette rupture n’est pas altérée par l’incorporation des précurseurs organiques dans une matrice de silice. Dans un second temps des matériaux hybrides organiques-inorganiques fonctionnalisés par des précurseurs diazèniques ont été synthétisés. Ces derniers sont capables, sous irradiation à 360 nm, de former des radicaux hétéroatomiques qui sont transitoires en solution mais persistants dans la silice. Différentes structures ont été synthétisées, notamment des matériaux fonctionnalisés par une paire de radicaux de nature différente, i.e. un radical aryloxyle disposé face à un radical arylsulfanyle. Des études RPE en onde continue et pulsée ont permis de mettre en évidence la grande durée de vie de ces espèces paramagnétiques confinées et de mesurer leurs temps de relaxation
The aim of this work was to investigate the influence of the nanocofinement on the behaviour of organic substrates embedded in mesoporous silicas. This research hinged on two parts. The first study focused on the efficiency of the fragmentation reaction of confined alkoxyamines, under thermal or photochemical activation. Thanks to the comparison with the very same reactions in solution, the quantitative EPR measurements showed that the confinement of organic precursors had no effect on the efficiency of these reactions. Secondly, organic-inorganic hybrid materials were synthesized. These mesoporous silicas were functionalized with diazene radical precursors. Upon 360 nm irradiation, they generated heteroatomic radicals. Different materials were prepared, including one which enabled to form a face-to-face pair of different radicals, i.e. an aryloxyl radical in front of an arylsulfanyl radical. Studies carried out by continuous and pulsed wave EPR enabled to highlight the high stability of these confined paramagnetic species and to measure their relaxation times

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Aboulaich, Abdelhay. "Synthèse de nanoparticules d'oxydes et d'oxydes métalliques par sol-gel non-hydrolytique". Montpellier 2, 2009. http://www.theses.fr/2009MON20126.

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Des nanoparticules amorphes comme SiO2 et SiO2-TiO2 et cristallines comme TiO2 et SnO2 ont été préparées par voie sol-gel non-hydrolytique. La synthèse est basée sur la réaction de condensation non-hydrolytique de chlorures métalliques MCln avec l'éther isopropylique ou le tétraisopropoxyde de métal correspondant. Les nanoparticules SiO2 ont été utilisées avec succés pour la préparation de nanocomposite polymère. Les nanoparticules synthètisées sont réctives vis-à-vis d'un nucléophile et elles sont utilisées avec succès pour la préparation de couches nanostructurées
Amorphous and crystalline nanoparticles (SiO2, SiO2-TiO2, TiO2 and SnO2) were prepared by non-hydrolytic sol-gel process. The synthesis is based on non-hydrolytic condensation reactions of metal chlorides MCln with isopropyl ether or tétraisopropoxyde corresponding metal. SiO2 nanoparticles have been used successfully for the preparation of nanocomposite polymer. The synthesized nanoparticles are reactive to nucleophile agent and are successfully used for the preparation of nanostructured layers

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Bosq, Nicolas. "Nanocomposites à matrice polymère : influence de silices nanostructurées sur la cristallisation, la transition vitreuse et les propriétés thermomécaniques". Phd thesis, Université Nice Sophia Antipolis, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00932853.

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Le but de ce travail est de comprendre l'influence des nanoparticules de silice sur les transitions physiques de matrices polymères de nature différente : l'alcool polyfurfurylique (PFA), le polytétrafluoroéthylène (PTFE) et le polydiméthylsiloxane (PDMS). Pour cela, les techniques d'analyse thermique conventionnelles (ATG, DSC, DMA) ont été couplées à des techniques atypiques (DSC multifréquence, FSC, UFSC).Dans le cas du PFA, les nanoparticules de silice ont entrainé une augmentation de la Tg ainsi qu'une amélioration des propriétés thermomécaniques. En outre, il a été démontré que la seule présence de silice suffit à favoriser les mécanismes de polymérisation. La cristallisation du PTFE à partir de l'état fondu a été étudiée pour la première fois sur une gamme de vitesse de refroidissement très large (jusqu'à 800 000 K.s-1). L'effet nucléant des nanoparticules de silice a également été mis en avant à faibles vitesses de refroidissement lors de l'étude de la cristallisation du PTFE chargé. Cependant, il s'est avéré qu'elle ralentit également la diffusion des chaines dans le milieu pour certaines vitesses. L'influence des nanoparticules de silice sur la transition vitreuse et la cristallisation du PDMS a finalement été étudiée. Les résultats ont montré que la silice n'induit pas d'effet significatif sur la transition vitreuse. D'autre part, la silice influence fortement la cinétique de cristallisation. Cet effet a été directement lié au fait que la silice favorise la nucléation sans influencer la diffusion des chaines.

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Nguyen, Thy Phuong. "Hybrides organiques-inorganiques organisés par 'liquid crystal templating' de précurseurs ioniques". Montpellier 2, 2009. http://www.theses.fr/2009MON20201.

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Une série des précurseurs contenant des sous-structures cationiques organiques à base d'entités imidazolium, guanidinium et ammonium ainsi que des précurseurs neutres contenant des sous-structures amines été synthétisé. Ces précurseurs ont été utilisés pour la synthèse de matériaux nanostructurés par des processus de 'liquid crystal templating'. Le processus la formation de matériaux nanostructurés par hydrolyse-polycondensation a été étudiée. La structuration des matériaux a été réalisée en particulier par l'utilisation de différents agents tensioactifs. Les facteurs principaux influençant sur la structuration des matériaux ont été étudiés pour trouver des conditions optimales pour la synthèse de matériaux nanostructurés. Des matériaux structurés présentant des architectures régulières hexagonaux 2D ont été obtenus avec différents précurseurs. Pour obtenir ces structures mésoporeuses organisées hexagonales, l'ajout d'un précurseur de silice s'avérait nécessaire dans le cas de précurseurs disposant d'une flexibilité élevée au niveau moléculaire. Pour d'autres précurseurs présentant une rigidité moléculaire importante, la formation de phases structurées a pu être réalisée sans ajout d'une source de silice. Finalement, nous avons développé une nouvelle stratégie de structuration qui met en jeu de interactions spécifiques entre des précurseurs cationiques et des tensioactifs anioniques. Ces matériaux nanostructurés contenant des sous-structures amine et ammonium présentent une grande surface spécifiques et une grande accessibilité des sites organiques. Ces propriétés font de ces matériaux des systèmes de choix pour des applications en catalyse ou en séparation
A series of precursors containing organic cationic sub-structures such as imidazolium, guanidinium, and ammonium entities and several neutral precursors containing amino groups were successfully synthesized. These precursors were used for the synthesis of nanostructures silica hybrid materials or functionalized silica materials containing ionic substructures via template directed hydrolysis polycondensation procedures using various structure directing agents. The main factors influencing the structuring of the materials in the presence of different types of surfactant were studied and the optimal condition for the synthesis of nanostructured materials were found. 2D hexagonal structured materials have been obtained for different precursors both featuring high flexibility and high molecular size and high molecular rigidity. The addition of a silica source such as TEOS appeared to be necessary especially when rather flexible precursors were used. A new strategy was introduced permitting the structuring of materials bearing cationic substructures. This process is based on specific precursor-surfactant interactions and allowed the synthesis of 'periodic mesoporous organosilicas ' bearing amine and ammonium substructures with high specific surface areas and a high accessibility of the organic sites. Due to these features, these materials have large potential in the fields of catalysis and separation

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El, Hamzaoui Hicham. "Préparation et caractérisation de matériaux hybrides organostanniques nanostructures". Bordeaux 1, 2006. http://www.theses.fr/2006BOR13237.

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Deux familles de nouveaux précurseurs bis(tripropynylstannylés) de matériaux hydrides organostanniques ont été préparées. L'hydrolyse par voie sol-gel des précurseurs à espaceur linéaire (1ére famille) conduit à des hybrides nanostructurés spontanément en plans d'oxyde (Sn-O-Sn) séparés par les espaceurs organiques. Les conditions d'hydrolyse (microémulsion ou milieu biphasique) n'influent pas sur cette organisation. L'hydrolyse des précurseurs à chaînes latérales (2ème famille) conduit à des hybrides dont l'organisation, différente de celle des hybrides issus des précurseurs de la première famille, dépend de la longueur des chaînes latérales et du nombre de noyaux aromatiques séparant les deux centres métalliques. La croissance des particules d'hybride, limitée par les vitesses de condensation, a lieu dans la phase aqueuse de la microémulsion et dépend de la la nature de l'espaceur organique. La pyrolyse des hybrides de la 1ère famille sous oxygène conduit à des poudres de dioxyde d'étain dont les propriétés de cristallinité et de texture dépendent de la nature de l'éspaceur et de la température du traitement thermique. La calcination sous air de films minces hybrides à espaceur butylique conduit à du dioxyde d'étain cristallisé dans une phase cubique métastable.

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Epelde, Elezcano Nerea. "Matériaux Hybrides nanostructures photoactifs pour des applications optiques et biomédicales". Thesis, Pau, 2016. http://www.theses.fr/2016PAUU3007/document.

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Dans ce manuscrit, la synthèse et la caractérisation complète de différents matériaux hybrides dédiés à des applications dans le domaine optique ou thérapeutique sont décrites. Dans un premier temps, des systèmes macroscopiquement ordonnés sont obtenus par intercalation de colorants tels que le Styryl 722 ou la pyronine-Y dans plusieurs films à base d’argile de type smectite. Les films d’argile sont élaborés par spin-coating et les colorants intercalés par immersion des films dans les solutions de ces colorants. Les effets de l’argile sur les propriétés des colorants sont analysés en détail et leur orientation préférentielle dans l’espace inter-couches est étudié grâce à la réponse anisotropique des films en lumière linéairement polarisée. Dans la deuxième partie, la synthèse par chimie sol-gel de monolithes de silice de grande dimension contenant des colorants laser présentant une forte absorption et une émission de fluorescence dans le visible est abordée. Des colorants laser à l’état solide (SSDL) avec de bonnes stabilités photochimique, thermique et chimique sont ainsi proposés. Dans le troisième chapitre, la synthèse par voie sol-gel de nanoparticules de silice (NP) d’environ 50 nm de diamètre fonctionnalisées sur leur surface externe est ensuite décrite. Grâce à l’encapsulation de molécules de colorants fluorescents dans leur cœur et le greffage de photosensibilisateurs sur leur écorce, des nanoparticules biocompatibles adaptées à la bio-imagerie et la thérapie photodynamique (PDT) ont été préparées. Pour optimiser leurs performances, les propriétés photophysiques et plus particulièrement la production d’oxygène singulet d’une nouvelle série de photosensibilisateurs basés sur les chromophores de type PODIPY ont d’abord été étudiées en détail. A partir de ces résultats, des BODIPY particulièrement efficaces ont été greffés sur les nanoparticules de silice afin de les utiliser pour la PDT. Les propriétés photophysiques de ces matériaux ont été analysées par spectroscopie d’absorption et de fluorescence (stationnaire ou résolue en temps) et les rendements quantiques de production d’oxygène singulet déterminés par des méthodes directe (émission de luminescence de l’oxygène singulet à 1270 nm) ou indirecte (utilisation de sondes chimiques spécifiques à l’oxygène singulet). Par ailleurs les matériaux hybrides ont été complètement caractérisés par plusieurs techniques (SEM, TEM, XRD, XPS, IR, DLS, BET)
Along this manuscript different hybrid materials are synthesized and extensively characterized for several uses: from optical to therapeutic applications. First, by the intercalation of different dyes, styryl 722 and pyronine-Y into several smectite clay films, macroscopically ordered system are obtained. Clay films are elaborated by spin-coating technique and the dyes are intercalated by the immersion of clay thin films into dye solutions. The effect of clay on the dye properties is deeply analyzed and its preferential orientation in the interlayer space of the clay is studied by the anisotropic response of the films to the linear polarized light. Second, large silica monoliths with embedded laser dyes with strong absorption and fluorescence bands in different region of the Visible spectrum are attained by sol-gel chemistry to obtain solid-state dye laser (SSDL) with good photo, thermal and chemical stabilities. Third, silica nanoparticles (NP) with suitable size (50 nm) and functionalized external surface are also synthesised by sol-gel chemistry. Through the encapsulation of fluorescent dye molecules in their core and by the grafting of photosensitizers on their shell, biocompatible nanoparticles for bio-imaging and Photodynamic Therapy (PDT) applications are prepared. In order to optimize their properties, a careful investigation of the photophysical properties and mainly the singlet oxygen generation of a large range of new photosensitizers based on chromophores known as BODIPYs, is previously carried out. Based on these results, some efficient BODIPYs are selected for grafting on silica nanoparticles in order to use them for PDT. The photophysical properties of all these hybrid materials are analyzed by absorption and fluorescence (steady-state and time correlated) spectroscopies, and the singlet oxygen measurements are monitored by direct method (recording the singlet oxygen luminescence at 1270 nm) and by indirect method (using selective chemical probe). Moreover, the hybrid materials are fully characterized by several techniques such as, SEM, TEM, XRD, XPS, IR, DLS, BET

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Yang, Xiaofang. "Development of hybrid surface mechanical attrition treatment : formation of carbon and nitride nanomaterials". Troyes, 2009. http://www.theses.fr/2009TROY0009.

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Un procédé dénommé SMAT (Surface Mechanical Attrition Treatment) a été développé pour la fabrication des structures nanocristallines à la surface des matériaux cristallins. Les propriétés mécaniques ainsi que les propriétés de diffusion avec une réactivité exceptionnelle sont nettement améliorées pour l’échantillon SMATé. Par conséquent, les métaux SMATés sont considérés pour la fabrication de nanomatériaux de carbone. Des échantillons en acier inoxydable (AISI 316L), Co, Ni et Ti SMATés ont été soumis au procédé CVD simple pour la synthèse des nanomatériaux de carbone. Les nanomatériaux de carbone sont obtenus en surface de ces échantillons. Ces produits sont caractérisés par MET, MEB, DRX et spectrométrie RAMAN, indiquant une présence de CNFs sur les échantillons SMATés en acier inoxydable 316 L, Co, Ti ainsi qu’une présence de CNFs et MWNTs sur Ni SMATé. Le mécanisme de la croissance de CNFs sur les métaux de transition traités par le SMAT a été illustré schématiquement. Les effets de différents paramètres sont ainsi discutés. La seconde partie de la thèse concerne un nouveau développement de la machine SMAT. Pour former une couche nanostructurée plus épaisse en surface de matériaux, un nouveau système de SMAT a été développé. Les échantillons en l’acier inoxydable 316 ont été traités sous traction et à haute température en utilisant le nouveau système de SMAT. Puis, ces échantillons ont été nitrurés par un procédé de nitruration assisté par plasma. Les échantillons ont été caractérisés par microscopie optique, DRX, nanoindentation, et la machine de micro-dureté
Since the development of the new technique SMAT (Surface Mechanical Attrition Treatment), great success has been achieved. The mechanical properties and the diffusion properties of materials treated by SMAT are greatly improved. Carbon nanomaterials such as carbon nanofibers (CNFs) and carbon nanotubes (CNTs) have attracted special attention due to their unique properties and potential application. Since the diffusion properties of materials have been improved after the SMAT process, a SMAT process followed by a CVD process, i. E. Hybrid SMAT, is tailored for synthesizing carbon nanomaterials in-situ on the surface of bulk metallic materials. 316L stainless steel, pure Co, pure Ni and pure Ti plate were subjected to hybrid SMAT process to synthesize carbon nanomaterials. The effects of main parameters are discussed. The products were investigated by SEM, TEM, XRD and RAMAN characterizations. Growth mechanism was proposed. The second part of work concerns the development of SMAT machine and the formation of nitride nanomaterials on bulk metallic materials. A new SMAT system that can provide various treating conditions was developed to form a thicker nanostructured surface layer. 316 stainless steel samples were subjected to the new system, treating under traction and under thermal stress respectively. The treated samples were investigated by optical micros-copy, XRD and nanoindentation. Treated samples were submitted to the nitriding process to form nitride nanomaterials. The nitride samples were investigated by optical microscopy and microhardness tester

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Gadenne, Benoît. "Matériaux hybrides nanostructurés incorporant des entités chirales ou ioniques : Synthèse et application". Montpellier 2, 2005. http://www.theses.fr/2005MON20024.

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Hartmann, Lucia. "Elaboration et étude de matériaux hybrides orientés et nanostructurés d'intérêt pour l'électronique organique". Phd thesis, Université de Strasbourg, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00819804.

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Le but de cette thèse était d'élaborer et d'étudier des films minces hybrides orientés et nanostructurés composés d'un polymère semi-conducteur, le poly(3-hexylthiophène) regiorégulier (P3HT) et de nanocristaux semiconducteurs de CdSe (sphères, bâtonnets). Pour cela, deux méthodes ont été mises en œuvre: la croissance épitaxiale directionnelle et le brossage mécanique. Les films de P3HT purs épitaxiés et brossés se différencient en termes de nanomorphologie, d'ordre cristallin et de structure. Les premiers présentent une morphologie lamellaire et une structure de fibre où les chaînes conjuguées sont alignées suivant l'axe de fibre. Les films brossés ne présentent pas de structure lamellaire et les domaines cristallins sont orientés préférentiellement "flat-on". Ces différences se reflètent dans les propriétés optiques des films épitaxiés et brossés. Le degré d'orientation des films brossés dépend fortement du poids moléculaire et une forte anisotropie du transport de charges a été observée. Les films hybrides épitaxiés sont nanostructurés avec localisation des nanocristaux dans les zones amorphes du P3HT. Par ailleurs, l'analyse par tomographie électronique de ces films montre une structure en bicouche avec une couche hybride surmontée d'une couche de P3HT pur. Les films hybrides brossés montrent clairement un alignement des nanobâtonnets de CdSe et des chaînes du P3HT parallèlement à l'axe du brossage. Les degrés d'orientation du P3HT et des nanobâtonnets sont corrélés et dépendent de la proportion en nanoparticules indiquant que c'est la matrice polymère qui induit l'orientation des nanobâtonnets.

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Sanchez, Sylvia. "Réalisation de cellules solaires nanostructurées à base de nanofils de ZnO. Matériaux et propriétés". Phd thesis, Université de Grenoble, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00745270.

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Les cellules solaires nanostructurées ont été développées pour réduire le coût du photovoltaïque et le rendre compétitif aux autres sources d'énergies. Dans ce but deux cellules solaires ont été étudié durant la thèse: la cellule " eta " (Extremely Thin Absorber) et la cellule hybride à polymères. Dans un premier temps, des couches 2D et nanofils de ZnO ont été réalisés par voie électrochimique sur des substrats verre/TCO (oxyde transparent et conducteur). Il est montré que la température du bain, la densité de charge et la concentration de l'électrolyte support (KCl) infleuncent la morphologie, composition, cristallisation et propriétés optiques des couches. Les films déposés à 0,1 M KCl et à T ≥ 50°C, présente de bonnes propriétés physico-chimiques. La couche 2D est ensuite utilisée pour la croissance des nanofils de ZnO et leurs dimensions sont ajustées avec la moprhologie et l'épaisseur de cette couche. L'électrolyte support et la densité de charge permettent également de contrôler les dimensions des nanofils. Dans un deuxième temps, les nanofils de ZnO ont été photo-sensibilisés par deux types d'absorbeurs : CuInS2 (CIS) et Cu2ZnSnS4 (CZTS). Ils ont été réalisés par différentes méthodes : SILAR (Successive Ion Layer Adsorption and Reaction), électrodépôt et dépôt de nanoparticules pré-synthétisées (pour CIS). Les films préparés par voie SILAR sont très uniformes autour des nanofils. Tandis que ceux réalisés par électrodépôt sont moins homogènes mais de très bonnes qualités cristallines. Grâce à la fonctionnalisation des nanofils, une couche de nanoparticules de CuInS2 très uniforme est déposée. Les cellules " eta " réalisées avec ces structures cœur/coquille montrent un effet photovoltaïque. Les films de ZnO électrodéposés ont été intégrés dans des cellules solaires hybrides à polymères sur substrats verres et plastiques. Ces cellules ont montré de bons rendements et une haute stabilité.

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Gaudon, Alexandre. "Matériaux composites nanostructurés par séparation de phases dans le système silice - zircone". Limoges, 2005. http://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/04090e61-c42c-4fa5-a005-6843abcb42da/blobholder:0/2005LIMO0033.pdf.

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Ce travail est consacré à la synthèse, par voie sol-gel, de matériaux composites nanostructurés. Nous nous sommes plus particulièrement intéressés au système binaire précurseur de silice et de zircone. Les évolutions microstructurales de ces matériaux, en fonction de la température de traitement thermique, ont été étudiées par diffusion centrale des rayons X, diffraction des rayons X et microscopie électronique en transmission. Une séparation de phase à l'échelle nanométrique, préalable à la cristallisation et constituée de zones interconnectées respectivement riches en silicium et en zirconium, a été mise en évidence après des traitements thermiques à 600°C. Ces zones servent de matrice à partir de laquelle la cristallisation apparaît, ainsi durant un traitement thermique à 1000°C des cristaux nanométriques de zircone apparaissent dans la zone précédemment enrichie en zirconium. Il est ainsi possible d'obtenir un matériaux composite nanostructuré dont la microstructure est contrôlée par le choix de la température et de la durée de traitement thermique. Dans la continuité de cette étude, nous nous sommes ensuite attachés à appliquer ces résultats au cas des couches minces de silice – zircone et à des matériaux potentiellement luminescents dans les systèmes ZrO2 – Eu2O3 – SiO2 et ZnO – SiO2
This work is devoted to the synthesis of nanocomposite via a sol-gel process. We have more specifically focused our attention to the silica – zirconia system. Microstructural properties of these materials were investigated by small angle X-ray scattering, X-ray diffraction and transmission electron microscopy. After 600°C heat treatments, a nanoscaled amorphous phase separation consisting in silicon-rich and zirconium-rich interconnected domains was shown to be present. For higher heat treatments the crystallization of zirconia nanocrystals occurs in the previously formed zirconium-rich region. The size and spatial distribution of crystalline particles, dispersed in the amorphous silica-rich matrix, are controlled by the annealing conditions. Finally we have extended this study to silica – zirconia thin coatings and to potentially luminescent materials in the ZrO2 – Eu2O3 – SiO2 and ZnO – SiO2 systems

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Perret, Philippe. "Nanostructuration du dioxyde de plomb pour applications dans les supercapacités électrochimiques hybrides". Nantes, 2009. http://www.theses.fr/2009NANT2069.

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L'objectif de cette thèse est d'étudier la nanostructuration de l'oxyde métallique PbO 2 comme matériau d'électrode dans une supercapacité électrochimique hybride carbone/Pbö-. Malgré une puissance spécifique modeste et une cyclabilité limitée, un coût de production minime et un recyclage bien maîtrisé font de PbO 2 un candidat de choix pour des systèmes hybrides aux coûts modiques. Il faut cependant améliorer les caractéristiques de ce matériau. Le choix de nanostructurer le matériau actif de l'électrode s'est donc révélé être une solution possible et sensée pour augmenter les performances et améliorer Ia cyclabilité du PbO 2. Les études concernant le moyen de nanostructurer l'électrode ont été menées et différentes voies ont été explorés. Il a finalement été choisi de synthétiser des nanofils de PbO 2 par dépôt électrolytique. Les performances électrochimiques du PbO 2 ont été mesurées dans I' acide sulfurique par voltampérométrie cyclique et comparées à celles d'un film mince. Le constat est que la nanostructuration améliore l'énergie spécifique et de puissance d'un facteur trois mais qu'elle n'améliore pas la cyclabilité à cause du phénomène de sulfatation du PbO 2 dans l'acide sulfurique. La sulfatation étant inévitable, il a été décidé de changer d'électrolyte. L'acide méthanesulfonique a été choisi pour sa capacité à faire l'oxydoréduction de du couple 2 PbO 2 /Pb2 + sans obtenir de sulfate de plomb comme produit de réduction. On obtient un système où l'oxydoréduction s'opère sur la base d'une dissolution/redéposition de l'électrode de PbO 2. Un système hybride carbone/Pbö, utilisant un électrolyte à base d'acide méthanesulfonique a été étudié. Les performances obtenues sont encourageantes et devraient permettre I' optimisation et une étude plus approfondie de ce système
The objective of this thesis is to study the nanostructuration of metal oxide PbO 2 as electrode material in a hybrid electrochemical supercapacitor carbone/Pbö-. Despite modest power density and limited cyclability, low production costs and easy recycling of PbO 2 make it a good candidate for low cost hybrid systems. However, the characteristics of this material should be improved. The choice of nanostructuring active electrode material was revealed to be a feasible and sensible solution to increase performance and improve the cyclability of PbO 2. Studies on using nanostructured electrode were carried out and various ways have been explored. It was finally chosen to synthesize nanowires by PbO 2 electroplating. Then the electrochemical performances were measured in sulfuric acid by cyclic voltarnmetry and compared to those of a thin film. The fact is that nanostructure improves the energy density and power by a factor of three but it does not improve the cyclability due to the phenomenon of sulfation of PbO 2 in sulfuric acid. Sulfation is inevitable so it was decided to change the electrolyte. Methanesulfonic acid was chosen for its ability to do redox of the couple PbO 2 /Pb 2 + without lead sulphate as reduction product. A system is obtained where the redox is a dissolution-redeposition of the PbO 2 electrode. A hybrid system carbon/Pbö, using an electrolyte based on methanesulfonic acid was studied. The performance obtained so far are encouraging and can lead to optimization and further study of this system$$24e de couverture

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Phe, Bou-Huot. "Élaboration de matériaux hybrides organiques-inorganiques intégrée aux opérations de mise en oeuvre des thermoplastiques". Lyon 1, 2004. http://www.theses.fr/2004LYO10287.

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L'objectif de ce travail est de mettre au point la synthèse de matériaux hybrides à base de copolymère d'éthylène et d'acétate de vinyle (EVA) et de tétrapropoxysilane (TPOS). Nous avons mis en relation le suivi des réactions chimiques (CPG), la morphologie (SAXS, MET) et les propriétés mécaniques (traction, viscoélasticité). L'élaboration de ces matériaux nanostructurés débute par la réticulation (échange ester-alcoxysilane catalysé par l'oxyde d'étain dibutyle), puis par la génération in situ de nanodomaines de silice par hydrolyse-condensation en conditions acide à 80ʿC. Au début de l'hydrolyse, on forme des nanodomaines peu condensés en milieu confiné puis ils s'agrègent sous l'effet de la condensation et de l'agitation thermique et se condensent en une "silice molle" qui se déforme sous sollicitation. Cette phase inorganique de renfort est liée chimiquement au polymère par des liaisons Si-O-Polymère, ce qui conditionne les propriétés mécaniques (loi de comportement, effet Mullins).

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Eyele-Mezui, Séraphin. "Complexes de métaux de transition organisés dans des nanostructures lamellaires hybrides fonctionnelles". Strasbourg, 2011. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2011/EYELE_MEZUI_Seraphin_2011.pdf.

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Ce travail de thèse a permis d’élaborer de nouveaux matériaux hybrides organiques inorganiques multifonctionnels. Nous avons montré qu’il était possible selon un mécanisme d’échange anionique de fonctionnaliser l’espace interlamellaire de matériaux lamellaires de type Hydroxydes Simples Lamellaires par des complexes de métaux de transition (complexes de phthalocyanines, bases de Schiff métallées et complexes polypyridine de ruthénium). Grace à la mise au point d’une méthode de synthèse par voie indirecte, nous avons pu nous affranchir des nombreuses difficultés liées à l’insertion-greffage de ces complexes. L’insertion de tels complexes a permis de préciser le mécanisme de mise en ordre magnétique de ces matériaux hybrides. L’insertion d’une phthalocyanine de cuivre permet ainsi de disposer d’une sonde paramagnétique dans l’espace interlamellaire et par là, d’évaluer le champ interne résultant de la mise en ordre du matériau. Enfin, nous avons pu accéder à de nouveaux aimants multifonctionnels, associant par exemple magnétisme et chiralité ou magnétisme et luminescence
This PhD work allowed to elaborate new multifunctionnal inorganic/organic hybrid materials. We showed that it was possible to functionalize the interlayer space of Layered Simple Hydroxides by transition metal complexes (phthalocyanine complexes, Schiff bas complexes and ruthenium polypyridine complexes) via an anionic exchange mechanism. We thus developed a new synthetic procedure, called “indirect synthesis”. We have succeeded to overcome the numerous difficulties linked to the insertion grafting of coordination complexes. The insertion of such complexes allowed to precise the mechanism of the magnetic ordering of theses hybrid materials. The insertion of copper phthalocyanine allows to benefit from an internal paramagnetic probe in-between the inorganic layers, and thus to evaluate the internal field resulting from the magnetic ordering of the material. Finally, with this approach, we have been able to obtain new functional magnets, combining magnetism and chirality, or magnetism and luminescence

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Zaarour, Lama. "Fabrication thermoactivée de nanoparticules hybrides : vers l'imagerie photo-thermique à l'échelle nanométrique". Thesis, Troyes, 2014. http://www.theses.fr/2014TROY0008/document.

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De nos jours, le domaine de la thermoplasmonique subit un développement très rapide. Ce domaine est basé sur l’amplification de la lumière absorbée par la nanoparticule métallique qui la transforme en une nanosource thermique optiquement activée. Un des défis qu’il faudra relever en thermoplasmonique est la manipulation et la valorisation de l’énergie thermique à petite échelle. De nouvelles techniques optiques permettent d’étudier les phénomènes thermiques liés aux nanoparticules plasmoniques. Ces techniques permettent de caractériser la distribution de température autour de nanoparticules métalliques avec néanmoins une résolution spatiale limitée par la diffraction. Dans cette thèse, nous présentons une nouvelle approche d’imagerie moléculaire, basée sur la nanopolymérisation amorcée thermiquement, pour caractériser le profil de chaleur au voisinage d’une nanoparticule métallique unique photo-excitée. Cette approche repose sur une formulation thermo-polymérisable caractérisée par une température seuil Ts qui est la température à partir de laquelle aura lieu la réaction de polymérisation. Nous développons ainsi des formulations présentant des Ts différentes. Après l’irradiation de la nanoparticule couverte par la solution thermo-polymérisable, la coquille de polymère créée est l’empreinte des zones où la photoconversion a induit une température supérieure à Ts. Nous démontrons la capacité de cette méthode à cartographier le champ thermique induit autour de la nanoparticule avec une résolution de l’ordre de dizaine de nanomètres (mieux que 35 nm)
Nowadays, the thermoplasmonic field undergoes a very interesting applications development thanks to the amplification of the light absorbed by the metal nanoparticle, which makes it an ideal nanosource of heat controlled by light. Because of this applications development, one of the challenges is to control and manipulate the thermal energy on a small scale.New optical techniques are dedicated to studying the thermal phenomenon induced by plasmonic nanoparticles. These techniques show different capacities to quantify and characterize the heat generated and the temperature distribution around nanoparticles. But the spatial resolution achieved is still limited by diffraction.In this thesis, we present a new molecular imaging approach, which is based on the nanopolymerization reaction thermally induced to characterize the heat profile in the vicinity of a single photoexcited nanoparticle. This approach is based on a thermo-polymerizable formulation with specific temperature threshold Tth (the temperature required to induce polymerization reaction). We develop formulations with different Tth. After irradiation of the nanoparticle covered by the thermo-polymerizable solution, the polymer shell created is the impression of areas where the photoconversion induced a temperature higher than Tth. We demonstrate the ability of this method to map the thermal field induced around the nanoparticle with a resolution better than 35 nm

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Dol, Cyrielle. "Effet du nanoconfinement par des matériaux nanostructurés sur les propriétés des radicaux phénoxyle". Thesis, Aix-Marseille, 2016. http://www.theses.fr/2016AIXM4739.

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Ce travail de thèse a pour but l’étude de l’influence du nanoconfinement sur le comportement du radical phénoxyle. Une nouvelle méthodologie de génération des radicaux phénoxyle à l’état solide a été mise au point. Elle fait intervenir la fragmentation de motifs diazène et ne nécessite ni solvant ni co-réactif. Une étude de spin-trapping a permis de valider cette approche. Ainsi a été synthétisée une grande variété de matériaux hybrides organique-inorganiques, de type silice mésoporeuse (SBA 15, MCM-41) et de type polysilsesquioxane lamellaire ou poreux, fonctionnalisés par différents précurseurs de radicaux phénoxyle. Les propriétés spectroscopiques du radical phénoxyle confiné dans ces matériaux ont été étudiées par RPE en onde continue ou pulsée. Ces matériaux permettent d’augmenter de manière remarquable la durée de vie des radicaux phénoxyle. Dans ces conditions, ces derniers peuvent être qualifiés de persistants et dans certains cas de stables. L’influence du confinement a également pu être mis en évidence sur les propriétés de relaxation du radical. Enfin, une application de ces matériaux en tant que photo-initiateurs de polymérisation radicalaire a été développée
Abstract : The aim of this study is to explore the influence of nanoconfinement on the phenoxyl radical behavior. A new methodology allowing the traceless solid state generation of phenoxyl radical was developed. It relies on the fragmentation of a diazene moieties and no solvent nor co-reagent are needed. A spin-trapping study was used to validate this approach. A wide variety of organic-inorganic hybrid materials, like mesoporous silica (SBA-15, MCM-41) and lamellar or porous polysilsesquioxane, functionalized with various phenoxyl radical precursors was synthesized. The spectroscopic properties of the phenoxyl radical contained in these materials were studied by EPR. These materials enable an amazing increase of the phenoxyl radical lifetime, they transform transient phenoxyl radical into persistent and even stable ones. The influence of the confinement has also been observed on the radical relaxation properties. Finally, an application of these materials as polymerization photo-initiator was successfully developed

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Pathan, Shaheen. "Développement de matériaux flexibles optiquement actifs basés sur des nanostructures hybrides chirales de modèle d’assemblage moléculaire". Thesis, Bordeaux, 2019. http://www.theses.fr/2019BORD0126.

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Dans ce travail, nous nous sommes concentrés sur la création de nanostructures chirales optiquement actives en fabriquant des nanohélices de silice fluorescente afin d’obtenir des matériaux souple, nanométriques, optiquement actifs pour des applications en tant que matériaux nanophotoniques. Dans cette optique, des nanohélices de silice chirales ont été utilisées pour greffer et organiser des nanocristaux inorganiques fluorescents achiraux tels que des quantums dots, des chromophores, des molécules et des polymères fluorescents selon différentes approches. Ces hélices inorganiques ont été formées par procédé sol-gel en utilisant des auto-assemblages hélicoïdaux organiques de molécules amphiphiles (amphiphile gemini cationique, avec un contre-ion chiral le tartrate) en tant que modèles. Tout d'abord, la surface de la silice hélicoïdale a été fonctionnalisée par l’APTES afin de greffer des quantum dots inorganiques ZnS-AgInS2 possédant divers ligands. Dans la deuxième partie, le polymère de dérivé anthracénique fluorescent a été organisé par dépôt et adsorption à la surface de silice hélicoïdale. Afin d’étudier les propriétés chiroptiques, différentes caractérisations ont été réalisées telle que la spectroscopie du dichroïsme circulaire (CD) et celle de la luminescence circulairement polarisée (CPL).Le premier chapitre présente l’étude bibliographique sur différents systèmes d’auto-assemblage organiques chiraux et leurs propriétés chiroptiques. Les études sur la formation de systèmes auto-assemblés chiraux dans différentes conditions, leur morphologie structurale, les techniques de fabrication et leurs applications sont discutées suivies de l'utilisation de nanocristaux fluorescents, à savoir, les quantums dots (QD) et les polymères fluorescents achiraux sur lesquels les propriétés chiroptiques peuvent être obtenues et leurs applications dans les nanodispositifs optiques, les capteurs et la nano-photonique.Dans la première partie du deuxième chapitre, différentes techniques de caractérisation telles que le microscope électronique en transmission (TEM), le microscope électronique en transmission haute résolution (HRTEM), la microscopie confocale, la spectroscopie UV-Vis, celle de la fluorescence, du dichroïsme circulaire (CD) et de la luminescence circulairement polarisée (CPL) sont décrites. Dans la deuxième partie, la synthèse du gemini 16-2-16 ainsi que son mécanisme d'auto-assemblage, et sa transformation en réplica de silice par l'intermédiaire de la chimie sol-gel sont décrits. Ces nanohélices de silice sont fonctionnalisées par le 3-aminopropyltriéthoxysilane (APTES). Leur analyse est effectuée par analyse thermogravimétrique (TGA) et analyse élémentaire (EA).Dans le troisième chapitre, nous nous sommes concentrés sur la synthèse de QDs inorganiques ((ZnS)x-1(AgInS2)x) avec différentes compositions rapport molaire et leurs caractérisations par TEM, TGA, EA, spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR), mesures de potentiel zêta, spectroscopie d'absorption et d'émission. Quatre types de ligands ont été utilisés, par échange de ligand, pour recouvrir les QDs : sulfure d'ammonium (AS), acide 3-mercaptopropionique (MPA), l-cystéine (L-Cys) et l'oleylamine (OLA). Ces QDs sont greffés à la surface des hélices de silice modifiée par de l’amine suite à des interactions ioniques. Diverses techniques ont été utilisées pour confirmer leur greffage à la surface des hélices de silice, et les propriétés optiques ont été étudiées par spectroscopie d'absorption et d'émission. Après le greffage, différents résultats ont été observés selon le ligand utilisé : la caractérisation par TEM montre que les QDs sont greffés à la surface des hélices de silice. [...]
In this work, we focused on the creation of optically active chiral nanostructures by fabricating fluorescent silica nanohelices in order to obtain optically active nanoscale soft materials for applications as nanophotonics materials. For this purpose, silica chiral nanohelices were used for grafting and organizing achiral fluorescent inorganic nanocrystals, dyes, molecules, and fluorescent polymers through different approaches. These inorganic helices were formed via sol-gel method using organic helical self–assemblies of surfactant molecules (achiral and cationic gemini surfactant, with chiral counterion, tartrate) as templates. First, the surface of helical silica was functionalized by APTES in order to graft inorganic quantum dots ZnS-AgInS2 with different capping ligands. In the second part, fluorescent anthracene derivative polymer was organized via deposition and absorption on the surface of helical silica. To investigate the chiroptical properties, circular dichroism and circularly polarised luminescence characterization were performed.In the first chapter, the bibliographic study on different chiral organic self-assembling systems and their chiroptical properties are shown. The studies on the formation of chiral self-assembled systems in different conditions, structural morphology, fabrication techniques and their applications are discussed followed by the use of fluorescent nanocrystals, i.e., quantum dots (QDs) and achiral fluorescent polymers on which chiroptical properties can be obtained and their applications in optical nanodevices, sensors, and nano-photonics.In the first part of the second chapter, different characterisation techniques such as transmission electron microscope (TEM) , high resolution transmission electron microscope (HRTEM), and confocal microscopy, UV-Vis spectroscopy and fluorescence spectroscopies, as well as circular dichroism (CD) and circularly polarised luminescence (CPL) spectroscopies are described. In the second part, the synthesis of Gemini 16-2-16 as well as their self-assemblies mechanism, and their transformation to silica replica via sol-gel chemistry are described. These silica nanohelices are functionalized by 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES). Their analysis is performed by Thermogravimetric analysis (TGA) and elementary analysis (EA).In the third Chapter, we focused on the synthesis of inorganic ((ZnS)x-1(AgInS2)x) QDs with different compositions molar ratio and its characterizations by TEM, TGA, EA, Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), zeta potential measurements, absorption, and emission spectroscopy. Four types of ligands were used to cap the QDs via phase ligand exchange as follows: ammonium sulphide (AS), 3-mercaptopropionic acid (MPA), l-cysteine (L-Cys) and the fourth one is oleylamine (OLA). These QDs are grafted on the surface of amine-modified silica helices through ionic interaction. Various techniques were used to show the grafting of QDs on the surface of silica helix, and their optical properties were studied using absorption and emission spectroscopy. After grafting, in each case of ligands, different results were observed as follows: The TEM characterization shows that QDs are grafted on the surface of silica helices. In the case of AS-capped QDs, the helical morphology of silica helices after grafting is destroyed; therefore the further ananlysis was not possible. While, in the cases of QDs with three other ligands MPA, OLA and L-cys, dense and homogeneous grafting of the QDs were observed by TEM and the helical morphology was preserved after their grafting. The HRTEM images were taken on the MPA-QDs@silica helices and energy-dispersive x-ray (EDX) analysis was performed in STEM mode, confirming the QDs elements present on the silica surfaces. [...]

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Ge, Dandan. "Advanced Anisotropic Hybrid Plasmonic Nano-emitters". Thesis, Troyes, 2021. http://www.theses.fr/2021TROY0005.

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Bien que les nanosystèmes plasmoniques hybrides basés sur l'interaction entre les émetteurs quantiques et les nanostructures métalliques aient suscité beaucoup d'attention en raison de la possibilité de développer des nanosources contrôlables, le contrôle de la position relative des nano-émetteurs et des nanostructures métalliques reste difficile. Cette thèse vise à développer des nano-émetteurs plasmoniques hybrides anisotropes via une polymérisation à deux photons en champ proche qui est déclenchée par une amélioration localisée du champ à partir de plasmon de surface supportés par des nanoparticules métalliques. En piégeant les nano-émetteurs (QD) à l'intérieur du polymère ou à sa surface, la distribution du nano-émetteur peut être contrôlée en conséquence en contrôlant la distribution spatiale du polymère au voisinage des nanostructures métalliques. En diminuant le nombre de QD à l'intérieur des lobes de polymère, on obtient un nano-émetteur hybride à base de cube avec un seul QD contenu
Although the hybrid plasmonic nanosystems based on the interaction between quantum emitters and metallic nanostructures have been receiving much attention because of the possibility for developing controllable nanosources, controlling the relative position of nano-emitters and metal nanostructures remains challenging. This thesis has aimed at developing anisotropic hybrid plasmonic nano-emitters via near-field two-photon polymerization that is triggered by localized field enhancement from surface plasmon supported by metal nanoparticles. By trapping the nano-emitters (QDs) inside the polymer or at its surface, the distribution of the nano-emitter can be controlled accordingly by controlling the spatial distribution of the polymer in the vicinity of the metal nanostructures. By decreasing the number of QDs inside polymer lobes, a hybrid cube-based nano-emitters with only a single QD contained is achieved

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Halioua, Yacine. "Etude de structures hybrides : lasers à cristaux photoniques en semi-conducteurs III-V sur silicium". Paris 7, 2011. http://www.theses.fr/2011PA077169.

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La demande grandissante relative au transfert de données à très haut débit rencontre aujourd'hui les limites des systèmes ou circuits micro-électroniques. Il est actuellement admis qu'un transfert de données par flux lumineux permettra de significativement lever ces limites en terme de vitesse du point de vue de la communication inter- et intra-composants électroniques. Plus particulièrement, du fait de leurs propriétés intrinsèques, la combinaison de structures actives en semi-conducteur III-V et de structures passives en Silicium, dans un schéma compatible avec les procédés CMOS, ouvre d'intéressantes perspectives dans ce sens. Dans ce contexte, la présente thèse traite de la conception, la réalisation et l'étude de structures hybrides à deux niveaux composées de cristaux photoniques (CPs) en semi-conducteurs III-V couplés à un guide en Silicium. Les deux niveaux sont liés au moyen d'une couche intermédiaire de BCB. En premier lieu, l'opération laser, à faible seuil, couplée au guide de silicium sous-jacent est démontrée, aussi bien dans le cas de guides que de cavités CPs. Les caractéristiques optiques ainsi que les paramètres pertinents du système sont étudiés expérimentalement et confrontés au travail de modélisation mené en amont. Une extraction, via le guide de silicium, de la lumière émise dans le niveau actif atteignant 90% est ainsi démontrée. Cette valeur à été rendue, notamment, par le développement d'une technologie d'alignement spécifique, permettant une précision de ~25 nm, entre les deux niveaux. Enfin, l'observation de la bistabilité en régime de gain est présentée avant que soient discutées un certain nombre de perspectives
The ever-growing demand for high data transmission and processing rates is hitting the limits of microelectronic circuits and Systems. It is currently admitted that photons can significantly relieve the speed constraints of inter as well as intra-chip communications. More specifically, due to their inherent advantages, the hybridisation of III-V active and Si passive photonic structures, which are CMOS compatible, opens a new avenue for an exciting field of endeavour. In this context, the present thesis deals with fabrication and study in depth of a two level structure based on III-V photonic crystals (PhCs) evanescently coupled to silicon wires. The two levels are bonded together using an adhesive BCB-based bonding technique. Taking advantage of PhCs properties reasonably low threshold laser operation coupled to the silicon wire underneath is demonstrated, using both PhCs waveguides and wire cavities. The optical characteristics and coupling efficiencies of the System against various parameters were experimentally studied and the results successfully confronted to modelling, showing amongst other results that 90% of the light emitted in the top level is extracted via the silicon wire. Such a high value has been rendered possible by by an important work on modelling and the development of a specific alignment processing procedure providing an accuracy of ~ 25 nm. In conclusion, the observation of low-threshold bistability under gain regime is presented and numerous perspectives are discussed

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Piot, Madeleine. "Auto-assemblages d'hybrides de polyoxométallates par coordination dirigée". Thesis, Sorbonne université, 2018. http://www.theses.fr/2018SORUS342.

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L’élaboration de matériaux nanostructurés est un défi de taille dans de nombreux domaines tels que les technologies de l’information ou la catalyse. La synthèse ascendante, dite « bottom-up » consiste à former ces matériaux par assemblages de briques élémentaires moléculaires. Des interactions réversibles entre ces éléments mènent à la construction de structures supramoléculaires dont la dimensionnalité et la forme sont contrôlées par la topologie des briques élémentaires. En particulier, la chimie de coordination, directionnelle et existant sous forme de géométries variées, est un outil particulièrement pertinent pour développer des auto-assemblages. Les polyoxométallates sont des oxoclusters anioniques de taille nanométrique, composés d’ions de transition à haut degré d’oxydation. Leurs propriétés redox en font des objets attractifs, mais leur utilisation nécessite de les mettre en forme. Leur fonctionnalisation en des hybrides organique-inorganiques permet de greffer à cette charpente inorganique des fonctions coordinantes, ce qui est un bon moyen de les auto-assembler tout en contrôlant la dimension de l’édifice final. Ce mémoire présente la synthèse d’hybrides de polyoxométallates de topologie maîtrisée portant une, deux, ou trois fonctions coordinantes, puis leurs auto-assemblages par coordination à des ions métalliques appropriés. Des assemblages linéaires, macrocycliques et bidimensionnels ont été construits et caractérisés, ainsi que dans certains cas des auto-assemblages hiérarchiques grâce à l’utilisation du caractère anionique des polyoxométallates
Development of nanostructured materials is a challenge in several fields, such as information technologies or catalysis. Bottom-up synthesis is the formation of these materials through self-assembly of molecular building blocks. Reversible interactions between those elements leads to development of supramolecular structures which dimensionnality and shape are controlled by buiding blocks topology. Especially coordination chemistry is a relevant tool for this purpose. Polyoxometalates are anionic nano-oxoclusters composed of high oxydation state transition metals. Their redox properties make them attractive, but they need to be shaped. Their functionnalisation into organic-inorganic hybrids allow us to graft coordinating functions onto their inorganic skeleton. It’s a good way to self-assemble them, controlling dimensionality of the final assembly. This thesis presents synthesis of hybrid polyoxometalates presenting one, two or three coordinating arms, and their self-assembly through coordination to appropriate metallic ions. Linear, macrocyclic and bidimensionnal assemblies have been developped and characterised. Moreover, in some cases, thanks to anionic nature of polyoxometalates, formation of hierarchical structures have been observed and studied

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Massuyeau, Florian. "Études photophysiques d'un polymère conjugué nanostructuré : du film nanocomposite à la nanofibre". Nantes, 2008. http://www.theses.fr/2008NANT2115.

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Ce travail de thèse comporte un volet Matériaux qui s’insère dans une thématique Nanomatériaux – Nanocomposites et un volet propriétés optiques relevant de la Nanophysique. Nous avons adressé les effets de nanostructuration d’un polymère conjugué semi-conducteur sur ses propriétés d’émission optique: le poly(p-phénylène vinylène) (PPV). Deux types de nanostructuration sont mis en œuvre: élaboration de films minces nanocomposites polymère – nanotubes de carbone (NTC); élaboration de nanofibres. Les films minces nanocomposites PPV/NTC sont préparés par drop-casting pour diverses concentrations de NTC et dilutions du précurseur du PPV. Leurs propriétés optiques se trouvent fortement modifiées par ces différents paramètres. L’effet sur la photoluminescence de l’interaction entre chaîne de polymère et NTC est discuté. Les nanofibres de PPV sont élaborées par une méthode d’imprégnation de membranes nanoporeuses. Selon les conditions de synthèse, deux types de morphologie sont obtenus: nanofils ou nanotubes. Des propriétés de photoluminescence très différentes selon la morphologie nanofil-nanotube sont mises en évidence. Ainsi, pour les nanotubes de PPV le rendement quantique d’émission est fortement renforcé et une nouvelle bande d’émission proche de 450 nm apparaît, présentant un déclin très lent. L’ensemble des résultats de photoluminescence est interprété et discuté à l’aide d’un travail théorique visant à décrire la structure moléculaire et supramoléculaire de ces nanostructures en terme de distribution de segments conjugués (effets intrachaîne/interchaîne, taille des segments). Il s’appuie sur un modèle phénoménologique et sur des calculs de chimie quantique moléculaire
This PhD. Thesis is aimed at the investigation of organic nanomaterials presenting original photophysical properties. We address the consequences of nanostructuration on the absorbing and emissive properties of poly(p-phenylene vinylene) (PPV), a prototypal semiconducting conjugated polymer for light emitting diode applications. On one hand we investigate quasi-two dimensional thin composite films of PPV loaded with carbon nanotubes (CNT). On the other hand, we achieve the synthesis of quasi-one dimensional PPV nanofibers exhibiting optical properties different from the bulk, which are possibly related to a near confinement regime of the photoexcited species. The PPV/NTC nanocomposite thin films are prepared by drop casting for several concentrations of PPV precursor polymer and for increasing CNT loads. The optical properties are strongly modified by these synthesis conditions. The interacting effects between polymer chains and CNT on the photoluminescence properties are discussed. The PPV nanofibers are elaborated by the wetting template method in nanoporous membranes. Depending on the synthesis conditions, we obtain either nanowires or nanotubes. These objects present different emissive characteristics. In PPV nanotubes, the quantum yield is increased and a new long-lived photoluminescence band is observed around 450 nm. We discuss the experimental results with two theoretical approaches: (i) molecular calculations of oligomers in order to find the most probable optical transition energies in short chains; (ii) a phenomenological model based on the distribution of conjugated segment lengths, allowing for a better understanding of both intrachain and interchain interactions

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Wang, Genwei. "Stabilité du nanotube de carbone : fabrication et comportement mécanique du composites à base des nanotubes". Cachan, Ecole normale supérieure, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00136102.

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Dans les premières parties, le flambage du nanotube de carbone sous ses poids propres a été analysé sous hypothèse de mécanique des milieux continus. Cela montre que le rapport critique de longueur/diamètre peut aller jusqu'à 106. On utilise aussi un modèle de poutre pour étudier la valeur critique de longueur pour que les deux nanotubes se collent sous action des forces de van der Waals. Ceci dans le but d'une guide de conception de nano interrupteur. La suite de la thèse est consacrée à la fabrication des composites à base de résine avec les renforts des particules de sic mais avec les nanotubes poussées dessus. Différents tests sous chargement statique et dynamique ont été utilisés pour étudier l'effet de ces renforts. L'observations microscopiques montrent par ailleurs que ces charges ont été dispersées de façon homogène
The stability of carbon nanotube under self weight is analyzed by continuum method. Research results show that the critical aspect ratio can reach to 106. Double cantileveled beam model is used to study the pull in instability of two carbon nanotubes under van der waals forces. The obtained results are useful for the critical design of carbon nanotube based nanoswitch. Carbon nanotube/sic (cnt/sic) hybrid structure are fabricated by chemical vapor despositon. Different loadings of cnt/sic are added into epoxy resin to make micro/nanoscale hybrid composites. The static and dynamic compressive tests are first made to study the renforcement of different filler. Sem observation on the facture surfaces shows that both carbon nanotube and sic particle are dispersed homogeneously

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Dol, Cyrielle. "Effet du nanoconfinement par des matériaux nanostructurés sur les propriétés des radicaux phénoxyle". Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2016. http://www.theses.fr/2016AIXM4739.

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Ce travail de thèse a pour but l’étude de l’influence du nanoconfinement sur le comportement du radical phénoxyle. Une nouvelle méthodologie de génération des radicaux phénoxyle à l’état solide a été mise au point. Elle fait intervenir la fragmentation de motifs diazène et ne nécessite ni solvant ni co-réactif. Une étude de spin-trapping a permis de valider cette approche. Ainsi a été synthétisée une grande variété de matériaux hybrides organique-inorganiques, de type silice mésoporeuse (SBA 15, MCM-41) et de type polysilsesquioxane lamellaire ou poreux, fonctionnalisés par différents précurseurs de radicaux phénoxyle. Les propriétés spectroscopiques du radical phénoxyle confiné dans ces matériaux ont été étudiées par RPE en onde continue ou pulsée. Ces matériaux permettent d’augmenter de manière remarquable la durée de vie des radicaux phénoxyle. Dans ces conditions, ces derniers peuvent être qualifiés de persistants et dans certains cas de stables. L’influence du confinement a également pu être mis en évidence sur les propriétés de relaxation du radical. Enfin, une application de ces matériaux en tant que photo-initiateurs de polymérisation radicalaire a été développée
Abstract : The aim of this study is to explore the influence of nanoconfinement on the phenoxyl radical behavior. A new methodology allowing the traceless solid state generation of phenoxyl radical was developed. It relies on the fragmentation of a diazene moieties and no solvent nor co-reagent are needed. A spin-trapping study was used to validate this approach. A wide variety of organic-inorganic hybrid materials, like mesoporous silica (SBA-15, MCM-41) and lamellar or porous polysilsesquioxane, functionalized with various phenoxyl radical precursors was synthesized. The spectroscopic properties of the phenoxyl radical contained in these materials were studied by EPR. These materials enable an amazing increase of the phenoxyl radical lifetime, they transform transient phenoxyl radical into persistent and even stable ones. The influence of the confinement has also been observed on the radical relaxation properties. Finally, an application of these materials as polymerization photo-initiator was successfully developed

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Nguyen, Thi Tuyet Mai. "Elaboration and optical properties of thermosensitive plasmonic hybrid nanostructures". Sorbonne Paris Cité, 2015. http://www.theses.fr/2015USPCC285.

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La conception de nanomateriaux hybrides multifonctionnels est un champ de recherche en plein essor. Notamment, la combinaison de polymères thermosensibles et de nanoparticules d'or (GNPs) offre des perspectives prometteuses pour l'élaboration de matériaux à grande valeur ajoutée pour des applications dans le domaine des capteurs, du biomédical et de la catalyse. Dans ce travail de thèse, nous avons élaboré des nanostructures hybrides combinant nanoparticules d'or et poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM), en s'appuyant sur des techniques de lithographies et de polymérisation radicalaire contrôlée. Grâce à ces deux techniques, il a été possible de faire varier à la fois le degré d'anisotropie des nanoparticules d'or et l'épaisseur des chaînes de PNIPAM, de façon parfaitement contrôlée. L'influence de ces deux paramètres sur la sensibilité des nanostructures plasmoniques à leur environnement local et plus particulièrement à des changements de température a ainsi pu être étudiée. De plus, en utilisant les nanoparticules d'or comme nanosources de chaleur, nous avons pu induire localement des élévations de température très rapides et déterminer les échelles de temps du processus de transition de phase des brosses de PNIPAM greffées. Dans un deuxième temps, nous avons cherché à exploiter ces structures hybrides stimulables pour la détection de molécules par SERS ou pour sonder l'isomerisation de molécules photochromes d'azobenzene, par spectroscopie UV-visible. Dans un dernier temps, nous avons proposé une nouvelle stratégie de greffage de couches organiques sur les nanostructures d'or, spatialement sélective, induite par plasmon. Le greffage de groupes aryles dérivant de sels de diazonium se produit spécifiquement dans les régions d'exaltation maximale du champ électromagnétique autour des GNPs. Cette nouvelle approche ouvre de nombreuses perspectives pour le confinement à l'échelle nanométrique de couches de polymères greffées sur des nanostructures plasmoniques
Driven by the search for hybrid multifunctional nanomaterials with interesting and unique properties, we have considered the association of thermoresponsive pNIPAM with gold nanoparticles (GNPs), which ideally combine the responsiveness of pNIPAM with the optical, catalytic or photothermal properties of GNPs. In this PhD dissertation, we addressed strong synergies between GNPs and PNIPAM in hybrid GNP@PNIPAM nanostructures, obtained from the grafting of PNIPAM brushes on lithographie GNPs arrays. Firstly, the hybrid nanostructures including gold nanorod (GNRs) arrays coated by pNIPAM allowed us to investigate properly the influence of the GNPs anisotropy and the polymer thickness on the sensitivity to the local environment. The optimization of the GNR's aspect ratio r and the pNIPAM thickness, to provide a maximum of LSP shift upon a change in temperature,is obtained for r'-2. 4-2. 6 and hPNIPAM —25 nm, respectively. Secondly, such hybrid nanostructures allowed us to measure the phase transition time of pNIPAM brushes, 160±20 Ils for a 30 nm pNIPAM layer. Particularly, we used the pNIPAM brushes as a dynamic linker in order to control the coupling of plasmonic nanoparticles and the sensitive detection of Nile blue A molecules by SERS. Such hybrid nanostructures were also applied to probe the isomerization of azobenzene derived molecules by UV-visible spectroscopy. Interestingly, we developed a new strategy for the selective plasmon-mediated chemical grafting of aryl layers derived from diazonium salts on gold nanostripe arrays. This grafting occurs specifically in the regions of maximum field enhancement of GNPs. In perspective, this strategy is expected to allow us controlling the grafting of pNIPAM brushes, and thus the binding of analyte molecules to selected locations on the GNP surface with well-defined near-field enhancement factor for quantitative SERS measurements

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Vergnat, Virginie. "Matériaux hybrides organiques-inorganiques par greffage covalent de polymères sur des oxydes métalliques". Strasbourg, 2011. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2011/VERGNAT_Virginie_2011.pdf.

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L’objectif de cette thèse est d’élaborer des matériaux hybrides polymères/oxydes métalliques à nanostructure contrôlée et d’étudier leurs propriétés physiques. Pour préparer ces matériaux, nous avons choisi la méthode « grafting from » qui consiste dans un premier temps à greffer de manière covalente un amorceur de polymérisation à la surface des nanoparticules. La polymérisation est ensuite conduite depuis la surface de ces nanoparticules. Tout d’abord, nous présentons les nanoparticules d’oxydes métalliques utilisées: la ferrite de cobalt synthétisée par coprécipitation, l’oxyde de fer non agrégé synthétisé par décomposition thermique, le dioxyde de titane et l’hématite accessibles commercialement. Une attention particulière est portée à la synthèse en grande quantité de l’oxyde de fer non agrégé et à l’évolution du milieu au cours de la synthèse ce qui permet de préciser le rôle de chaque étape du processus de décomposition thermique. Ensuite, nous présentons le greffage d’amorceurs de polymérisation porteurs d’une fonction acide phosphonique et d’un -bromo ester à la surface des oxydes métalliques. Puis, nous étudions la polymérisation radicalaire par transfert d’atome de différents monomères (styrène, méthacrylate de méthyle) à partir des nanoparticules fonctionnalisées et nous proposons plusieurs hypothèses pour expliquer la faible efficacité de la réaction d’amorçage de la polymérisation à la surface des nanoparticules. Ensuite, la morphologie des matériaux hybrides est présentée. Pour finir, nous étudions les propriétés mécaniques (par nano-indentation ou nanorayures) des matériaux hybrides obtenus, ainsi que les propriétés rhéologiques, thermiques et magnétiques
The objective of this thesis was to elaborate well defined polymer/metal oxide hybrid materials and to study their physical properties. These materials were prepared by the “grafting from” method, which consists in a first step to covalently graft a polymerization-initiator molecule onto the surface of the nanoparticles. In a second step, polymerization was performed from the initiator anchored on the surface of the nanoparticles. Firstly, we presented the metal oxide nanoparticles used for the preparation of hybrid materials: cobalt ferrite synthesized by coprecipitation, non-aggregated iron oxide synthesized by thermal decomposition, titanium dioxide and hematite commercially available. We focused particularly on the large-scale synthesis of non-aggregated iron oxide nanoparticles and on the evolution of the reaction medium during the synthesis, which allowed us to specify the role of each step in the process of thermal decomposition. Then, we presented the grafting of polymerization-initiator molecules onto the surface of the metal oxides. The polymerization-initiator molecules are composed of an active tertiary bromide and a phosphonic acid end group. After that, we studied the atom transfer radical polymerization of different monomers (styrene, methyl methacrylate) on the functionalized nanoparticles and several hypotheses were proposed to explain the low initiator efficiency when the polymerization is performed at the nanoparticles surfaces. Then the morphology of the hybrid materials was presented. Finally, we studied mechanical properties (by nanoindentation or nanoscratch) of the obtained hybrid materials, as well as rheological, thermal and magnetic properties

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Faucheu, Jenny. "Relations microstructure-propriétés dans des films nanostructurés élaborés par voie latex". Lyon, INSA, 2008. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2008ISAL0075/these.pdf.

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The philosophy of this project is to use waterborne nanocomposite particles (latex of 100nm diameter) with controlled nanostructures as building blocks for the final material. A latex is a colloidal suspension in water of polymer particles stabilized by adsorption of surfactant molecules on the surface. A continuous film is obtained after water evaporation and particle coalescence. Two types of “fillers” were considered: mineral filler (nanoclays, laponite) and polymer fillers (alkyd resin with the ability to crosslink). The materials have been produced by in-situ polymerization (miniemulsion polymerization) in the presence of the second phase. Due to the presence of surfactant molecules, the waterborne films exhibited a different water uptake behavior than solvent-borne films. In addition, the presence of the second phase also impacted the water uptake and mechanical. In terms of mechanical properties, the presence of a percolating network of mineral fillers had a strong influence
Ce projet se centre sur le développement de revêtements respectueux de l'environnement basé sur la technologie latex. Un latex est une suspension colloïdale de particules (10nm-10µm de diamètre) de polymère dans l'eau. . . La stabilité de cette suspension est garantie par l'addition de molécules de tensioactifs (surfactant) qui portent une tête hydrophile et une queue hydrophobe. Ces molécules vont couvrir la surface des particules de latex avec leur tête hydrophile pointant vers la phase aqueuse, favorisant ainsi les forces de répulsion. Dans les conditions adéquates, ces particules coalescent après évaporation de l'eau pour former un film continu. La philosophie de ce projet est d'utiliser ces particules (dans notre cas 100nm de diamètre) en tant que brique élémentaire nanostructurée pour construire le matériau final nanostructuré à son tour. Les latex sont basés sur un copolymère acrylate, déjà bien répandu pour une application peinture intérieure. Cependant, ces propriétés ne permettent pas d'étendre son utilisation à une application peinture extérieure. Deux approches ont été considérées pour améliorer le comportement de ces revêtements. Tout d'abord, l'ajout d'une résine alkyde susceptible de réticuler au contact de l'air, et ensuite l'ajout de nanocharges minérales (argile). Le succès de l'introduction à l'échelle nanométrique de ces secondes phases repose sur une polymérisation in-situ en présence de cette seconde phase. La voie de synthèse adoptée est la polymérization par miniémulsion qui est un récent développement de la polymérisation en émulsion conventionnelle. Il a été montré que dans les eux stratégies, la nanostructuration du matériau a une influence sur la distribution du surfactant et de ce fait sur les propriétés de prise en eau. De plus la présence d'un réseau percolant de nanocharges entraîne une augmentation brutale du renforcement

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Dahiya, Abhishek Singh. "Nanostructures en ZnO pour l'électronique et la récupération d'énergie". Thesis, Tours, 2016. http://www.theses.fr/2016TOUR4007/document.

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Les nanomatériaux et nanotechnologies sont devenus un élément incontournable dans l'électronique de faible puissance, la production énergétique / gestion et les réseaux sans fil, offrant la possibilité de construire une vision pour les capteurs autonomes. Cette thèse s’intéresse au concept de systèmes basse température utilisant des structures de matériaux hybrides organique/inorganique pour la réalisation de dispositifs électroniques faible coût, dont les transistors à effet de champ (FET) et les nanogénérateurs piézoélectriques (nommés PENGs) et ce, sur divers substrats en particulier plastiques. Pour atteindre ces objectifs, ce travail décrit d'abord la croissance contrôlée de nanostructures monocristallines de ZnO en utilisant des approches vapeur-liquide-solide (VLS) et hydrothermales à haute et basse température respectivement. Pour les dispositifs FET, les nanostructures ZnO obtenues par VLS sont utilisées en raison de leur haute qualité structurale et optique. Les sections suivantes présentent des différentes études menées pour optimiser les prototypes FET, comprenant (i) les contacts métal-semiconducteur, (ii) la qualité de l'interface semi-conducteur/isolant et (iii) l'épaisseur de diélectrique organique. La dernière section examine la possibilité de fabriquer des systèmes hybrides organiques/inorganiques pour PENGs utilisant l'approche hydrothermale. Certaines des questions clés, ce qui limitent les performances PENG sont abordés : (i) l'effet de porteurs libres et (ii) l'encapsulation polymère. Ce travail démontre le fort potentiel des ZnO nanostructures pour l'avenir de l'électronique
Nanomaterials and nanotechnology has become a crucial feature in low-power electronics, energy generation/management and wireless networks, providing the opportunity to build a vision for autonomous sensors. The present thesis delivers the concept of low-temperature processable organic / inorganic hybrid systems for the realization of inexpensive electronic devices including field-effect transistors (FETs) and piezoelectric nanogenerators (PENGs) on various substrates including plastics. To achieve these objectives, this work first describes the controlled growth of single-crystalline ZnO nanostructures using high-temperature vapor-liquid-solid (VLS) and low-temperature hydrothermal approaches. For the FET devices, VLS grown ZnO nanostructures are used, owing to their high structural and optical quality. Later sections present different studies conducted to optimize the FET prototypes, includes: (i) metal-semiconductor contacts, (ii) semiconductor/insulator interface quality and (iii) organic dielectric thickness. The last section investigates the possibility to fabricate organic / inorganic hybrid systems for PENGs using hydrothermal approach. Some of the key issues, restricting the PENG performances are addressed: (i) screening effect from free charge carriers and (ii) polymer encapsulation. This work demonstrates the high potential of ZnO nanostructure for the future of electronics

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David, Gabriel. "Préparation de matériaux hybrides organiques-inorganiques nanostructurés incorporant des complexes tétraazamacrocycliques de cuivre : application à l'adsorption sélective du dioxygène". Dijon, 2004. http://www.theses.fr/2004DIJOS002.

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Erdélyi, Zoltán. "Diffusion dans des nanomatériaux et effets nanométriques sur le transport de matière : expériences et simulations". Aix-Marseille 3, 2001. http://www.theses.fr/2001AIX30053.

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Ce travail a pour but d'étudier le transport atomique et l'évolution de la composition chimique superficielle dans des multicouches et des films minces qui présentent deux particularités par rapport aux matériaux massifs classiques : des distances de diffusion qui ne sont pas infinies devant les dimensions des échantillons et une forte densité d'interfaces. Nous avons tout d'abord mis en évidence le rôle de l'effet " nano " sur le transport de matière. Par simulation, nous avons montré que dans les multicouches A/B où les coefficients de diffusion des atomes A (B) dans B (A) sont très différents, on observe une forte asymétrie dans l'évolution des profils de concentrations il existe une différence entre les résultats obtenus à partir de modèles discret et continu. Ce résultat à été vérifié par profilométrie Auger sur Si-Ge amorphe. .
In this study diffusion processes taking place on nanoscale were studied by two methods: deterministic kinetic equations. These calculations gave new results on the interface shift occurring during interdiffusion in those systems in which the diffusion coefficients are strongly concentration dependent (we obtained that this shift is a linear function of the time instead of the well known parabolic one). Furthermore, we have shown that in the case of strong concentration dependent diffusion coefficient the validity limit of the continuum model in multilayers can be shifted by about one order of magnitude (A = 160 d where A is the modulation length of the multiplayer and d the interatomic distance in the direction of the diffusion) as compared to the case of concentration independent problem (A = 6-10 d). It has been shown experimentally by Auger Electron Spectroscopy that in Ni-Cu system the liner interface shift predicted by the simulation is attained. On the other hand, by using the Hwang-Balluffi method we measured silver grain-boundary diffusion in nanocrystalline cupper film. .

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Chapusot, Vincent. "Synthèse et caractérisation de revêtements nanostructurés à base de nitrures de titane et de zirconium obtenus par évaporation par arc électrique sous basse pression". Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2003. http://www.theses.fr/2003INPL012N.

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Ce travail porte sur la synthèse et la caractérisation de revêtements nanostructurés à base de nitrures de titane et de zirconium obtenus par un procédé non polluant de traitement de surface: l'évaporation par arc électrique sous basse pression. Cette technique et les phénomènes qui lui sont rattachés sont décrits dans un premier chapitre, dans lequel sont également rapportées des observations expérimentales. Après les descriptions du dispositif expérimental de laboratoire et de quelques techniques d'analyses, nous présentons une étude relative à l' élaboration et à la caractérisation de mononitrures de titane et de zirconium. Ce travail nous a permis d' optimiser le réacteur de dépôt par arc, technique récente au Laboratoire de Science et Génie des Surfaces, et de mettre au point des couches pouvant servir de référence pour la suite de cette étude. En effet nous présentons ensuite l' élaboration et la caractérisation de revêtements de nitrures de titane et de zirconium enrichis en bore puis de revêtements de nitrures de titane enrichis en cuivre. Dans la première catégorie de films minces nous obtenons des couches nanostructurées Zr(Ti)-N-B/BN dures (51-53 GPa), exhibant des composantes polaires d'énergies de surface relativement faible (6,5 mJ. M-2) et une excellente imperméabilité associée à une fm1e inertie chimique vis à vis de l'aluminium fondu. L'exploration de la deuxième famille de revêtements vise à apporter une contribution à l'explication de l'existence d'une augmentation substantielle de dureté des films minces composites céramiques-métal "mou"
The present study concerns the synthesis and the characterisation of zirconium and titanium nitride based nanostructured films deposited by a non-polluting surface treatment process: low pressure electric arc evaporation. In a first chapter, his technique and its related phenomena are described as well as sorne experimental observations. After a description of the experimental deviee and of sorne specifie analysis methods, we investigate the deposition conditions-properties relationship of binary titanium and zirconium nitrides. This preliminary work allowed the optimisation of the deposition conditions of this new process for the la bora tory as well as the definition of references for the following. Indeed, we present the deposition and the characterisation of titanium-zirconium nitrides coatings enriched in boron and then those of titanium ni tri de enriched in copper. The first category yields hard (51-53 Pa) Zr(Ti)-N-B/BN nanostructured coatings presenting low surface energy polar components (6,5 mJ. M-2 ) and excellent impermeability associated with a strong chemical inertia versus molten aluminium. Investigating the second category of coatings targeted to contribute to the understanding of the rather important hardness increase of composite ceramic-smooth metal

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Mege-Revil, Alexandre. "Comportement à l'oxydation haute température de films nanocomposites du sytème Me-Si-N(Me=Ti, Cr) déposés par procédés sous vide sur acier". Lyon, INSA, 2008. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2008ISAL0079/these.pdf.

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Des revêtements du système Me-Al-Si-N (Me = Cr, Ti) ont été déposés sur acier M2 par trois procédés de dépôt physique en phase vapeur. Les microscopies électroniques et la diffraction X ont conclu dans la majorité des cas à une structure nanocomposite constituée de nanograins de Me(Al)N enrobés dans une matrice de SiNx amorphe. Il en découle une amélioration notable des propriétés aussi variées que la dureté, la résistance à l'oxydation et à l'usure. L'ajout d'aluminium améliore encore la résistance à l'oxydation. La microscopie électronique environnementale a permis de proposer un mécanisme d'oxydation des revêtements nanocomposites déposés par arc. Le cyclage thermique a montré que la phase TiN apportait ses qualités mécaniques au système en complément de l'inertie chimique conférée par la phase SiNx, plus fragile. Enfin, des expériences de tribo-oxydation ont montré que l'ajout de Si à CrN améliorait d'autant plus la résistance à l'usure que la température imposée était basse
Coatings in the Me-Al-Si-N system were deposited on M2 steel using different vapour deposition process. SEM, TEM and XRD studies indicated in most cases that a nanocomposite structure in which Me(Al)N nanograins are embedded in an amorphous SiNx matrix was actually synthesized. A strong increase in the hardness, the oxidation resistance and the wear resistance of the coatings was then observed. Adding aluminium further improved the oxidation resistance. Environmental SEM observations allowed us to suggest a mechanism for the oxidation of PVD-deposited nanocomposite coatings. Thermal cycling tests showed the synergy between the hard, resilient TiN phase and the chemically inert but fragile SiNx phase. Finally, tribo-oxidation experiments combining wear and high temperature oxidation showed that adding Si in CrN allowed an increase of the wear resistance of a coated ball inversely related with the temperature

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Renard, Laëtitia. "Nanostructured tin-based materials : sensing and optical applications". Thesis, Bordeaux 1, 2010. http://www.theses.fr/2010BOR14183/document.

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Des matériaux hybrides de classe II ont été préparés à partir de précurseurs bis(tripropynylstannylés). Deux familles de précurseurs sol-gel incluant des espaceurs hydrocarbonés et thiophénique ont été obtenues et conduisent à des matériaux hybrides auto-organisés où les plans d’oxyde sont séparés par les espaceurs organiques. Ainsi l’espaceur rigide a donné lieu à une structure pseudo-lamellaire montrant une bande d’émission monomère avec un assez faible décalage vers le rouge par rapport à l'émission des précurseurs en solution. En revanche, alors que les xérogels thiényle plus désordonnés conduisent à une large émission caractéristique de la formation d’excimères ou de dimères. Par ailleurs, des films minces contenant les espaceurs alkylène et arylalkylène ont été préparés et ont montré une morphologie "pseudoparticulaire" poreuse et un ordre à courte distance contenant des réseaux SnOx. De façon inattendue, ces films minces hybrides détectent le dihydrogène dès une température de 50 °C dans la gamme 200-10000 ppm. A partir de ces films hybrides minces, le dioxyde d'étain cristallin (SnO2) a été préparé par un post-traitement thermique. Comme prévu, ces films SnO2 cassitérite détectent le dihydrogène et, dans une moindre mesure le monoxyde de carbone avec une température optimale de fonctionnement comprise entre 300 et 350 °C
Class II hybrid materials were prepared from ditin hexaalkynides. Two families of precursors, including either hydrocarbon or oligothiophene-based spacers, were obtained and led by the sol-gel process to self-assembled organotin-based hybrid materials made of planes of oxide separated by organic bridges. Thus, the rigid thienyl spacer gave rise to a “pseudo-lamellar” structure that showed a monomer emission band with a rather small red-shift compared with to the emission of the precursor in solution. However more disordered thienyl xerogels led to broad emission features assigned to excimer or dimer formation. Moreover, thin films containing alkylene- and arylalkylene bridged have been prepared and showed a “pseudoparticulate” porous morphology and a short-range hierarchical order in the organic-inorganic SnOx pseudoparticles. Unexpectedly these hybrid thin films detect hydrogen gas at a temperature as low as 50 °C at the 200-10000 ppm level. From these hybrid thin films, crystalline tin dioxide (SnO2) were prepared by a thermal post-treatment. As expected, cassiterite SnO2 films detected H2 and to a less extent CO with a best operating temperature comprised between 300 and 350 °C

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Basov, Sergey. "Nouvelles approches pour le design de composites multiferroïques nanostructurés de type (1-3)". Thesis, Bordeaux, 2018. http://www.theses.fr/2018BORD0007/document.

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Les matériaux multiferroïques sont des matériaux multifonctionnels qui possèdent simultanément des propriétés magnétiques et ferroélectriques. Les perspectives d’applications sont ainsi très nombreuses dans les domaines de l’électronique (mémoires, dispositifs spintroniques et hyperfréquences). Le nombre restreint de matériaux multiferroïques monophasés a conduit au développement de nanostructures multiferroïques artificielles constituées d'oxydes ferroélectriques et ferrimagnétiques. Ce travail de thèse est axé sur l'effet magnétoélectrique (ME), obtenu pour de telles hétérostructures via la contrainte, qui permet de manipuler la polarisation spontanée ou l’aimantation par l’application d’un champ magnétique (effet ME direct) et d’un champ électrique (effet ME converse) respectivement. Les effets ME peuvent être observés à température ambiante grâce aux effets d’interfaces et de contraintes dans les nanocomposites multiferroïques. La combinaison de matériaux piézoélectriques PbZr0.52Ti0.48O3 (PZT), Ba0.7Sr0.3TiO3 (BSTO), BaTiO3 (BTO) et de matériaux magnétostrictifs CoFe2O4 (CFO) a été largement exploitée pour l’élaboration de nanocomposites multiferroïques. Les travaux issus de la littérature montrent l’existence d’un fort couplage magnétoélectrique à température ambiante dans des films minces épitaxiés (systèmes de connectivité 2-2), mais un verrou est l’effet de « bride » (clamping effect) induit par le substrat. La conception d'architectures innovantes est un défi dans le domaine des nanocomposites multiferroïques. Ce travail est axé sur les composites de type (1-3) au sein desquelles des nanostructures ferrimagnétiques CoFe2O4 unidimensionnelles (1) sont incorporées dans des couches tridimensionnelles PZT, BTO et BSTO (3). De nouvelles approches ont été envisagées pour concevoir trois types de matériaux: i) des réseaux de nanofils CFO unidirectionnels entourés de nanotubes PZT imprégnés dans des membranes d'alumine; ii) des nanopilliers CFO incorporés dans des couches minces de BTO, BSTO et PZT; ii) des réseaux de nanofils CFO interconnectés 3-D intégrés dans une matrice PZT. Nos principaux objectifs visent i) la maîtrise de l’étape d’oxydation des nanofils et des nanopilliers métalliques CoFe2 afin de contrôler la morphologie et la densité des nanostructures CFO, ii) le contrôle des caractéristiques diélectriques des nanocomposites, iii) l’augmentation du couplage magnétoélectrique en optimisant la densité d’interfaces entre les deux phases ferroïques.La première architecture développée est un dépôt par imprégnation sol-gel de nanotubes PZT dans des membranes d'alumine poreuses autosupportées, suivie d'une électrodéposition des nanofils CoFe2 dans les nanotubes PZT et de leur oxydation par traitement thermique. La deuxième architecture repose sur un dépôt par pulvérisation cathodique magnétron en radiofréquence de couches BSTO et BTO et sur un dépôt par sol-gel de couches PZT, sur des réseaux de nanopilliers CoFe2 et CoFe2O4 alignés verticalement sur des substrats Si. L'oxydation de CoFe2 est réalisée in situ lors du dépôt par pulvérisation cathodique de BSTO et BTO. Les réseaux de nanopilliers CoFe2 sont obtenus par électrodéposition dans des structures nanoporeuses en alumine anodisée qui sont ensuite dissoutes. La dernière architecture proposée est obtenue en combinant l'électrodéposition des nanofils CoFe2 dans des membranes polymères poreuses, et le procédé sol-gel. Les nanostructures PZT-CFO sont préparées par imprégnation sol-gel de couches épaisses PZT dans des réseaux de nanofils CoFe2 et leur oxydation simultanée au cours de la cristallisation des couches PZT.Une attention particulière a été accordée aux effets d’interfaces par le biais des études microstructurales et morphologiques des nanocomposites (XRD, HRSEM, TEM et EDX). Les caractérisations magnétiques, diélectriques, ferroélectriques et magnétoélectriques ont permis d’évaluer les performances des différents nanocomposites élaborés
Multiferroic materials including magnetoelectric materials that combine magnetic and ferroelectric orders have attracted great attention due to a possible strain-mediated coupling leading to potential applications in memories, sensors, detectors, spintronic and microwave devices. The number of single-phase multiferroic materials operating at room temperature being limited, we are exploring artificially designed multiferroic nanostructures consisting of ferroelectric and ferrimagnetic oxides. Current work is focused on strain-mediated magnetoelectric effect, which allows to generate a spontaneous polarization or magnetization by an applied magnetic field (direct ME effect) and electric field (converse ME effect) respectively. ME effects can be observed at room temperature through interface and strain interaction in two-phase multiferroic nanocomposites. The combination of piezoelectric materials PbZr0.52Ti0.48O3 (PZT), Ba0.7Sr0.3TiO3 (BSTO), BaTiO3 (BTO) and magnetostrictive CoFe2O4 (CFO) materials have been intensively studied in multiferroic nanocomposites. The community has been able to demonstrate large magnetoelectric coupling at room temperature in epitaxial thin films, so called 2-2 connectivity system, but a key limitation in epitaxially grown thin films is a substrate imposed clamping effect limiting thin film’s strain. Designing innovative architectures is a challenge in the field of multiferroic nanocomposites. Our work is focused on vertically aligned multiferroic nanostructures, so called (1-3) connectivity nanocomposites, where one-dimensional ferrimagnetic CoFe2O4 nanostructures (1) are embedded into three-dimensional PZT, BTO and BSTO layers (3). New routes were considered to design three kinds of materials: i) vertically aligned CFO nanowire arrays surrounded by PZT nanotubes embedded into alumina membranes; ii) vertically aligned CFO nanopillar arrays embedded in thin BTO, BSTO and PZT layers supported on Si substrates; ii) 3-D interconnected CFO nanowire networks embedded in a thick PZT matrix. The objectives of the present work are to control the oxidation of metallic CoFe2 nanowires and nanopillars to control the morphology and density of CFO nanostructures, to control the resistivity and dielectric losses of the nanocomposites at the interface region, and to increase the magnetoelectric coupling of the multiferroic nanocomposites by increasing the interfacial surface area between the two ferroic phases.The first geometry we are developing is a deposition by sol-gel dip impregnation of PZT nanotube arrays into self-supported porous alumina membranes, followed by an electrodeposition and thermal oxidation of CoFe2 nanowire arrays within PZT nanotubes. The second architecture we are focusing on is a deposition by RF magnetron sputtering of BSTO and BTO layers and by sol-gel dip coating of PZT layers onto vertically aligned CoFe2 and CoFe2O4 nanopillar arrays supported on Si substrates. The CoFe2 oxidation is conducted in-situ during the BSTO and BTO sputter deposition. Free-standing CoFe2 nanopillar arrays are obtained by electrodeposition into anodized alumina nanoporous structures and chemical dissolution of alumina templates. The last geometry is prepared using a combination of electrodeposition into self-supported porous polymer membranes and sol-gel processes. The PZT-CFO nanostructures are prepared using impregnation of thick PZT layers into self-supported CoFe2 3D nanowire networks on Si substrates by sol-gel method and their simultaneous oxidation during PZT layers crystallization. Specific attention was focused on interfaces through microstructural and morphological evaluations of nanocomposites using XRD, HRSEM, TEM and EDS characterizations. The performances of the nanocomposites were evaluated using magnetic, dielectric, ferroelectric and ME measurements, an alternating gradient magnetometer, impedance analyser, PFM and the ME susceptometer operated inside PPMS were utilized, respectively

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Garnier, Jérôme. "Elaboration de latex nanostructurés à base de poly(chlorure de vinylidène) par polymérisation en émulsion". Thesis, Montpellier, Ecole nationale supérieure de chimie, 2012. http://www.theses.fr/2012ENCM0011.

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Les emballages alimentaires et pharmaceutiques doivent de nos jours répondre à de nombreux critères : ils doivent non seulement préserver le produit emballé, mais également être inoffensifs, économes en énergie et jetables. Les polymères barrières ont permis de répondre à ces besoins, en offrant des alternatives à des matériaux plus demandeurs en énergie et plus lourds tels que le verre ou les métaux, tout en conservant une faible perméabilité à l’eau et/ou à l’oxygène. Parmi la grande variété de polymères barrières existants, les copolymères du poly(chlorure de vinylidène) (PVDC) offrent une protection plus complète aux contaminants extérieurs, grâce à leurs faibles perméabilités à l’eau et à l’oxygène. Cependant, les films de PVDC sont sujets à des processus de dégradation ayant lieu lors du thermoformage ou sous exposition aux rayonnements UV. Ces effets sont encore plus prononcés dans le cas de films obtenus à partir de latex, dû à des quantités plus importantes d’additifs qui accentueraient les phénomènes de dégradation du polymère. Par conséquent, la synthèse de latex à base de PVDC pour des applications en tant que films barrières aux stabilités thermique et UV améliorées revêt un grand intérêt. Des latex composites à base de PVDC ont tout d’abord été synthétisés en présence de latex semences à fonctionnalité époxy en vue d’améliorer la stabilité thermique du polymère. En effet, les groupements époxy jouent le rôle de stabilisants thermiques en piégeant le chlorure d’hydrogène, dégagé lors du thermoformage et présentant un effet catalytique indirect sur le processus de dégradation du polymère. Dans une première étape, des latex semences à fonctionnalité époxy ont été synthétisés par copolymérisation en émulsion du methacrylate de glycidyle (GMA) et du methacrylate de butyle (BMA). Lors d’une seconde étape, la copolymérisation en émulsion ensemencée du chlorure de vinylidene et de l’acrylate de méthyle a été effectuée en présence des semences de poly(GMA-co-BMA). Des analyses thermogravimétriques effectuées sur les échantillons composites ont mis en évidence le rôle de stabilisant thermique joué par les fonctions époxy. La seconde partie du projet concerne la synthèse de latex hybrides à base d’oxyde de cérium (CeO2) afin d’améliorer la résistance du PVDC aux rayonnements UV. Les nanoparticules d’oxyde de cérium sont en effet attrayantes en tant que stabilisants UV en raison de leur haute absorption des rayonnements UV et d'une faible activité photocatalytique. Cependant, étant donné l’incompatibilité intrinsèque entre les phases inorganique et organique, la synthèse de latex hybrides requiert souvent une étape préliminaire de modification de surface des particules minérales. Le greffage d’alcoxysilanes a d’abord été entrepris sur des particules d’oxyde de cérium afin d’encourager la réaction de polymérisation à leur surface. Des observations par cryo-Microscopie Electronique à Transmission (cryo-MET) effectuées sur les latex hybrides obtenus par cette stratégie ont montré que le greffage d’alcoxysilanes ne permettait pas d’améliorer efficacement la compatibilité entre les phases inorganique et polymère. Enfin, des macro-agents RAFT amphiphatiques ont été employés comme agents comptabilisant réactifs afin de promouvoir la réaction de polymérisation à la surface de l’oxyde de cérium. Des oligomères RAFT ont été obtenus par des réactions de co- ou terpolymérisation en présence d’un agent de contrôle RAFT. Après caractérisation de l’adsorption des macro-agents RAFT à la surface de l’oxyde de cérium, les particules modifiées ont été utilisées dans des réactions de polymérisation en émulsion. Les observations des latex hybrides par cryo-MET ont confirmé l’efficacité de la méthode pour l’obtention de structures hybrides. Cette stratégie semble ainsi la plus prometteuse pour la synthèse de latex hybrides CeO2/PVDC pour des applications en tant que films barrières présentant une stabilité UV améliorée
Food and pharmaceutical packages should nowadays fulfill a wide range of requirements : not only should they preserve the packed products from external polluting agents, but they must also be innocuous, more energy-efficient and disposable. Barrier polymers have enabled to meet these criteria, by offering alternatives to more energy-consuming and heavier materials like glass or metals, while maintaining a low permeability to water and/or oxygen. Among the large variety of barrier polymers, poly(vinylidene chloride) (PVDC) copolymers provide a more complete protection to external contaminants, due to their extremely low permeabilities towards water and oxygen. Nonetheless, PVDC films still suffer from limitations as far as their thermal and UV stabilities are concerned. This effect is even more pronounced in the case of films obtained from latexes, due to the presence of higher amounts of additives that could take part in the polymer degradation. Therefore, the synthesis of PVDC-based latexes for use as waterborne barrier films with improved thermal and UV stabilities are of great importance. PVDC-based composite latexes were first synthesized from epoxy-functionalized seed latexes in order to enhance the polymer thermal stability. Given that hydrogen chloride displays an indirect catalytic effect on the polymer degradation, epoxy groups were indeed expected to act as thermal stabilizers by scavenging the HCl released by the polymer under thermal stress. In a first step, epoxy-functionalized seed latexes were synthesized via the emulsion copolymerization of glycidyl methacrylate (GMA) and butyl methacrylate (BMA). In a second step, the seeded emulsion copolymerization of vinylidene chloride and methyl acrylate was carried out in the presence of poly(GMA-co-BMA) seed latexes. Thermogravimetric analyses carried out on the resulting composite samples evidenced the thermal stabilization provided by epoxy groups. The second part of the project focused on the synthesis of cerium oxide-based hybrid latexes so as to improve the stability of PVDC to UV radiation. Cerium oxide (CeO2) nanoparticles are indeed very attractive as UV-stabilizers due to their high absorption of radiation in the UV range and a low photocatalytic activity. However, due to the intrinsic incompatibility between inorganic and polymer phases, the synthesis of inorganic-organic hybrid latexes often requires a preliminary step of modification of the mineral particles surface. The grafting of alkoxysilanes onto nanoceria was first attempted in order to promote the polymerization reaction at the surface of the inorganic particles. Cryo-Transmission Electron Microscopy (cryo-TEM) observations of hybrid latexes obtained via this route showed that this strategy was unsuccessful at improving the compatibility between the inorganic and polymer phases. Amphiphatic macro-RAFT agents were finally considered as reactive compatibilizing agents to direct the polymerization towards the cerium oxide surface. RAFT oligomers were first obtained by co- or terpolymerization reactions in the presence of a RAFT controlling agent. After characterizing the adsorption of amphiphatic macro-RAFT agents at the surface of nanoceria, surface-modified cerium oxide particles were then engaged in reactions of emulsion polymerization reactions. In most cases, cryo-TEM observations carried out on the resulting latexes confirmed the efficiency of the amphiphatic macro-RAFT agent route for the synthesis of hybrid structures. Therefore this route appeared so far to be the most promising for the synthesis of CeO2/PVDC hybrid latexes for use as waterborne barrier films with improved UV-stability

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Shi, Yupeng. "Functionalized Silica Nanostructures : Degradation Pathways and Biomedical Application from 2D to 3D". Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2018. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2018SORUS122.pdf.

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Les nanoparticules de silice sont très largement étudiées pour les applications biomédicales. Elles permettent une facilité et une flexibilité de la synthèse des particules et une bio-toxicité limitée. Cette thèse a mené une grande diversité de résultats impliquant des nanomatériaux de silice. Premièrement, les propriétés physicochimiques et les propriétés de biodégradation de trois types de nanoparticules de silice structurées ont été étudiées dans un tampon, un milieu de culture et au contact de fibroblastes cutanés humains suggérant que les nanoparticules de silice doivent être principalement considérées comme dégradées par hydrolyse, et non biodégradé. Ensuite, des nanoparticules de silice multifonctionnelles constituées de nanoparticules de silice creuses et de nanoparticules de MnO2 ont été synthétisées. Ainsi le contrôle de la libération du médicament et la performance de l’imagerie de ces nanoplates ont été étudiées à partir de modèles 2D à 3D. Cette approche pourrait être utilisée pour une évaluation rapide de la bio-fonctionnalité des nanoparticules avant de mettre en place des expériences in vivo. En outre, un nouveau nanocomposite 3D à base de collagène utilisant des tiges de silice a été étudié et les relations entre la composition composite, la structure et les propriétés mécaniques, mettant en évidence le rôle clé des interactions collagène-silice. L'influence de ces paramètres sur l'adhésion et la prolifération des cellules fibroblastiques a également été étudiée. De plus, nous avons préparé et utilisé des nanobatonnêts de silice magnétiques pour contrôler l’orientation des particules dans le réseau de collagène grâce à un champ magnétique externe. Tous les résultats apportent de nouvelles connaissances sur la préparation et les propriétés des bionanocomposites et ouvrent la voie à des hydrogels multifonctionnels
Silica nanoparticles, thanks to the great easy and adaptability of particle synthesis and limited biotoxicity, is very widely studied for biomedical applications. This thesis conducted a large diversity of investigations involving silica nanomaterials. Firstly, the physicochemical properties and biodegradation properties of three types of structured silica nanoparticles were studied in a buffer, a culture medium and in contact with human dermal fibroblasts that suggest that, under these conditions, the silica nanoparticles must be mainly considered as degraded by hydrolysis and not biodegraded. Then, multifunctional silica nanoparticles which are consist of hollow silica nanoparticles and MnO2 nanosheets were synthesized. And the control drug release and imaging performance of this nanoplatforms were studied from 2D to 3D models. This approach could be used for a rapid assessment of the biofunctionality of nanoparticles before setting up in vivo experiments. Furthermore, a new 3D collagen-based nanocomposites using silica rods were studied and the relationships between the composite composition, structure and mechanical properties, emphasizing the key role of collagen-silica interactions. The influence of these parameters on the adhesion and proliferation of fibroblast cells was also investigated. In addition, we prepared and used magnetic silica nanorods to control particle orientation within the collagen network thanks to an external magnetic field. All the results bring new insights on the preparation and properties of bionanocomposites and open the route to multifunctional hydrogels

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Porcher, Marina. "Matériaux nanostructurés polymères conjugués/nanotubes de carbone verticalement alignés pour la réalisation de supercondensateurs". Thesis, Tours, 2016. http://www.theses.fr/2016TOUR4025/document.

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Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse ont porté sur la réalisation de matériaux composites nanostructurés à base de nanotubes de carbone verticalement alignés (NTC alignés) et de polymères π-conjugués en vue de leur utilisation en tant que matériaux d’électrodes dans des dispositifs de stockage d’énergie de type supercondensateurs. Dans une première partie, les travaux se sont focalisés sur la croissance par CVD d’aérosol de NTC sur des substrats d’acier inoxydable via le dépôt préalable d’une sous-couche céramique SiOx. Grâce à l’optimisation de ce procédé, des tapis de NTC longs, denses et alignés pouvant directement servir de supports à l’électrodépôt de polymères π-conjugués ont pu être obtenus. Dans une seconde partie, les travaux se sont concentrés sur l’électrodépôt de poly(3-méthylthiophène) (P3MT) en milieu liquide ionique EMITFSI sur les tapis de NTC alignés à partir d’une méthode chronopotentiométrique « séquencée » permettant de réaliser des dépôts homogènes dans la profondeur des tapis. Une composition massique optimale de 70 % de P3MT permettant d’atteindre des capacitances spécifiques de 170 F.g-1 de polymère tout en conservant des cinétiques de charge-décharges élevées, comparativement à des composites NTC/P3MT enchevêtrés, a pu être déterminée. A partir des matériaux composites optimisés, des dispositifs symétriques NTC/P3MT // P3MT/NTC et hybrides CA // P3MT/NTC ont été assemblés. Le dispositif hybride à notamment permis d’atteindre une tension de 2,7 V et une capacitance de système de 26 F.g-1 en milieu EMITFSI à 25 °C. Par ailleurs, une énergie maximale de 23 Wh.kg-1 et une puissance maximale de 6,9 kW.kg-1 ont été obtenues avec une perte de seulement 7 % après 4000 cycles. Pour finir, l’électrodépôt de polypyrrole (Ppy) a été étudié dans différents milieux liquides ioniques protiques et aprotiques. Après des études réalisées par microbalance à cristal de quartz permettant de mieux comprendre les mécanismes d’insertion des espèces ioniques lors de la croissance du polymère conjugué et lors de son dopage positif réversible, des dépôt de Ppy ont été réalisés et optimisés dans la profondeur des tapis de NTC alignés. Des nanocomposites NTC alignés/Ppy présentant des capacitances spécifiques comprises entre 100 et 130 F.g-1 ont ainsi pu être obtenus
This thesis focused on the elaboration of nanostructured composite materials based on vertically aligned carbon nanotubes (aligned CNT) and π-conjugated polymers and their use as electrode materials in supercapacitor-type energy storage devices. The first part focused on aligned CNT growth by aerosol-assisted CVD on stainless steel substrates and the deposition of a SiOx ceramic sublayer. Thanks to the optimization of this growth process, long, dense, and aligned CNT carpets which can directly act as support for the electrodeposition of π-conjugated polymers were obtained. The second part focused on the electrodeposition of poly (3-methylthiophene) (P3MT) in EMITFSI ionic liquid medium on aligned CNT carpets using a “pulsed” chronopotentiometric method to produce homogeneous deposits in the depth of the carpets. An optimal P3MT mass composition of 70 %, which helped achieve a specific capacitance of 170 F.g-1 of polymer while maintaining high charge-discharge kinetics, compared with NTC/P3MT entangled composites, was determined. NTC/P3MT // P3MT/NTC symmetrical devices and CA // P3MT/NTC hybrid devices were assembled using the optimized composite materials. The hybrid device reached a voltage of 2.7 V and a system capacitance of 26 F.g-1 in EMITFSI at 25 ° C. Furthermore, a maximum energy of 23 Wh.kg-1 and a maximum power of 6.9 kW.kg-1 were obtained with only a 7 % loss after 4000 cycles. Finally, the electrodeposition of polypyrrole (Ppy) was investigated in different protic and aprotic ionic liquids. After quartz crystal microbalance studies in order to better understand the insertion mechanisms of ionic species during conjugated polymer growth and during its reversible positive doping, the electrodeposition of Ppy within the deepness of the aligned CNT carpets was optimized. Aligned CNT/Ppy nanocomposites with specific capacitances ranging between 100 and 130 F.g-1 were obtained

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Bertucci, Alessandro. "Hybrid organic-inorganic interfaces for biomedical applications". Thesis, Strasbourg, 2015. http://www.theses.fr/2015STRAF008/document.

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Le travail de recherche de cette thèse consiste en le développement de nouveaux matériaux hybrides organiques-inorganiques pour des applications en nanotechnologie, nanomédicine et diagnostic. Dans ce contexte, des cristaux poreux de zéolite-L ont été utilisé comme nano-vecteur pour faire de la transfection d’ADN et d’ANP, en combinaison avec le relargage de molécules hôtes placées dans les pores. Des nanoparticules de silice mesoporeuses multifonctionnelles ont été utilisées pour traiter le glioblastome, en combinant la thérapie génique avec l’administration durable d’un principe actif. Des nano-coquilles hybrides biodégradables ont été encore développés pour encapsuler des protéines et les relâcher dans les cellules vivantes. Dans le domaine de la détection d’acides nucléiques, des fibres optiques à cristal photonique, fonctionnalisées avec des sondes d’ANP, ont été exploitées comme plateformes optiques pour faire de la détection ultra-sensible d’oligonucléotides ou d’ADN génomique. Enfin, la squelette de l’ANP a été modifié à créer des sondes fluorescentes pour reconnaître et détecter la présence des séquences cibles spécifiques
The research work presented throughout this thesis focuses on the development of novel organic-inorganichybrid materials for applications in nanotechnology, nanomedicine and diagnostics. In such a context, porous zeolite-L crystals have been used as nanocarriers to deliver either DNA or PNA in live cells, in combination with the release of guest molecules placed into the pores. Multifunctional mesoporous silica nanoparticles have been designed to treat glioblastoma, combining gene therapy with the sustained delivery of a chemotherapy agent. Biodegradable hybrid nano-shells have been furthermore created to encapsulate proteins and release them in living cells upon degradation of the outer structure in reductive environment. In the field of nucleic acid detection, photonic crystal fibers, functionalized with specific PNA probes, have been exploited as optical sensing devices to perform ultra-sensitive detection of DNA oligonucleotides or genomic DNA. Eventually, the PNA backbone has served as scaffold to synthesize fluorescent switching probes able to recognize and to detect the presence of specific target sequences

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Ni, Lingli. "Photoinduced n-alkylsilsesquioxane based hybrid films : peering into corrosion protection and self-assembly". Thesis, Mulhouse, 2012. http://www.theses.fr/2012MULH7172.

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Les composés hybrides organiques-inorganiques représentent une classe intéressante de matériaux dotés d'un très large éventail d'applications potentielles dans les revêtements protecteurs, les micro-optiques, conducteurs ioniques, membrane échangeuse de protons etc. Depuis le début des années 1990, le développement de la chimie sol-gel, dite «Chimie Douce», a donné naissance à une nouvelle ère de matériaux hybrides, où des conditions douces de synthèse ont permis un accès simplifié aux matériaux nanocomposites. Parmi les divers précurseurs sol-gel, des organoalkoxysilanes sont très attractifs en raison de leur stabilité, leur faible toxicité et de leur accessibilité. Mais l'insolubilité de ces précurseurs a jusqu'à présent limité leur utilisation dans un procédé sol-gel conventionnel.L'essentiel de la chimie détaillée dans cette thèse porte sur la formation de films hybrides à partir de n-alkylsilanes. Tout d'abord, la partie linéaire et alkyle hydrophobe peut fournir des propriétés barrières à la pénétration de l'eau et des ions, ce qui est un élément clé dans la protection contre la corrosion de substrats métalliques. Deuxièmement, les alkylsilanes possèdent la géométrie et la composition appropriée à un auto-assemblage pour générer des nanostructures périodiquement ordonnées. Récemment, la recherche menée dans le LPIM à Mulhouse démontré le potentiel d’une photopolymérisation inorganique sans solvant. Basée sur la photogénération de superacides par photolyse de sels d'onium qui sont photoamorceurs cationiques classiques, cette voie offre une chance pour étudier l’aptitude de film à base d’alkylsilanes pour la protection des métaux (Partie I) et l'assemblage supramoléculaire (Partie II)
Hybrid organic-inorganic materials have attracted tremendous attention due to their wide range of potential applications in protective coatings, micro-optics, ionic conductors, proton-exchange membrane and so on. Since the early 1990s, the development of sol-gel chemistry (“Chimie Douce”) has given birth to a new age of hybrid materials, where mild synthetic conditions allowed a simplified access to well dispersed and chemically designed nanocomposite materials. Among various sol-gel precursors, organo alkoxysilanes are very attractive because of their superior stability compared to other hybrid precursors, low toxicity and accessibility. However, their insolubility in polar solvents and water has so far limited their use in conventional classic hydrolytic sol-gel procedure.In this thesis, the combination of a UV-driven solvent-free sol-gel process simultaneously to organic photopolymerization has been introduced to form hybrid films based on simple n-alkylsilane building blocks. Based on the photogeneration of superacids under photolysis of onium salts that are conventional photoinitiators, this pathway offers a new chance to investigate alkylsilanes in metal corrosion protection (Part I) and supramolecular assembly (Part II). As the linear and hydrophobic alkyl moiety can provide barrier-properties to the penetration of water and ions, which is a key feature in the corrosion protection of metallic substrates, in part I, the effect of alkyl chain structure of the alkylsilanes as well as their proportions on the corrosion resistance properties has been studied by Salt spray tests and Electron impendence spectroscopy. Furthermore, an effort to correlate the corrosion resistance and coating structure was made as a range of characterization techniques have been implemented (Real time FTIR, 29Si solid state NMR and contact angle measurement). Secondly, alkylsilanes have the proper geometry and composition to self-assemble and generate periodically ordered nanostructures. In part II, the influence on the mesostructure, alkyl chain packing arrangement and its conformational order, which come from alkyl chain length of the silane precursors and the experimental conditions (light intensity, temperature and humidity), has been investigated depending on various characterization techniques (X ray diffraction, microscope, solid state NMR, RT-FTIR). As an application example, a patterned 3D multilayer crystalline organosilica film has been amplified via a facile photopattrerning pathway

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Domenech, Trystan. "Structure et propriétés de nanocomposites polypropylène/argile lamellaire préparés par mélange à l'état fondu". Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00684786.

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Ce travail de thèse porte sur les liens entre les conditions opératoires du procédé de mise en œuvre par mélange à l'état fondu et la structure de nanocomposites polypropylène/argile, ainsi que sur l'influence de l'état de dispersion de l'argile sur les propriétés mécaniques des matériaux obtenus. L'étude est basée sur des essais expérimentaux. Les analyses structurales sont réalisées en s'appuyant sur la rhéologie, la diffraction de rayons X ainsi que sur des observations en microscopie électronique.Les études en mélangeur interne ont montré, d'une part, que l'augmentation de la concentration en agent compatibilisant (PP-g-MA) favorise la dispersion de l'argile à l'échelle manométrique tout en augmentant la fragilité des nanocomposites, et d'autre part, que le mélange par voie mélange maître permet d'améliorer considérablement l'état de dispersion comparativement à la voie directe. Les essais réalisés en extrusion bivis corotative ont permis de mettre en évidence l'impact de la vitesse de rotation des vis (N), du débit d'alimentation (Q) et de la température de régulation (Trég) sur l'état de dispersion. L'influence de ces trois variables peut être décrite à l'aide d'un paramètre unique : l'énergie mécanique spécifique (EMS). L'accroissement de l'EMS entraîne une augmentation du niveau d'exfoliation jusqu'à une valeur critique au-delà de laquelle les conditions opératoires ne semblent plus influencer l'état de dispersion. Une relation entre le module de Young des nanocomposites et le niveau d'exfoliation a été établie. Le logiciel LUDOVIC© nous a permis de montrer que l'EMS permet également une bonne description de la progression de l'état de dispersion le long du profil d'extrusion. Enfin, l'étude du comportement thixotrope des nanocomposites à l'état fondu a notamment permis de comprendre que le principe de superposition temps-température ne s'applique pas systématiquement aux nanocomposites étant donné leur caractère évolutif.

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Bouclé, Johann. "Elaboration et étude des propriétés électro-optiques de matériaux hybrides à base de nanocristaux de carbure de silicium". Phd thesis, Université du Maine, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00007825.

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Ce travail concerne l'élaboration de matériaux hybrides à base de matrices hôtes polymères et de nanocristaux de carbure de silicium (SiC) et l'étude de leurs propriétés électro-optiques. Dans ce contexte, différents échantillons de SiC ont été synthétisés par pyrolyse laser d'un mélange gazeux (silane, acétylène) et deux nanopoudres représentatives ont principalement été exploitées. Les études spectroscopiques ont révélé des états de surface différents, conditionnant les interfaces au sein du composite final. Le dépôt de films minces hybrides a été effectué à partir de suspensions précurseurs homogènes de qualité contrôlée, suivi de traitements thermiques et électriques appropriés. Enfin, au travers de l'étude de différents paramètres (concentration en nanocristallites SiC, état de surface, nature du polymère, etc.), la mesure des coefficients électro-optiques effectifs (Pockels et Kerr), par l'utilisation d'un montage adapté à la géométrie des échantillons, a révélé le rôle prépondérant de l'interface SiC-polymère sur la réponse des composites. Avec des coefficients électro-optiques effectifs de l'ordre de 5 à 7 pm/V, ces composites présentent des performances comparables à celle des cristaux électro-optiques standards et permettent d'envisager une application du système hybride SiC/polymère pour l'optoélectronique intégrée.

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Carrara, Serena. "Towards new efficient nanostructured hybrid materials for ECL applications". Thesis, Strasbourg, 2017. http://www.theses.fr/2017STRAF016/document.

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Cette thèse vise à développer de nouveaux matériaux hybrides pour les applications en électrochimiluminescence. Les propriétés électrochimiluminescentes de nouveaux complexes de Pt(II) et d’Ir(III) ont été explorés comme alternative aux marqueurs existants. En plus, la combinaison de complexes et de carbon nanodots portant des groupes primaires ou tertiaires à la surface comme espèces coréactives a abouti à une stratégie intéressante pour éliminer la TPrA. Les carbon nanodots dans un systéme lié par liaison covantent avec complexes métalliques sont non seulement un support innocent pour les espèces actives d’ECL, mais agissent également comme coréactif, se révélant être une plateforme auto-améliorante en ECL. Enfin, un véritable immunoessai pour la détection des marqueurs cardiaques a été mis au point avec une sensibilité et une stabilité accrues pour les applications de détection biologique et biomédicale. La même technologie peut alors être appliquée à une variété d’autres analytes, ouvrant ainsi le site à d’autres dosages
This doctoral dissertation aim to develop new hybrid materials for ECL applications. In the field of metal complexes, the electrochemiluminescent properties of new Pt(II) and Ir(III) complexes were investigated as alternative of existing complexes. Passing to nanomaterials, the combination of labels and NCNDs bearing primary or tertiary groups on the surface as alternative co-reactant species resulted an interesting strategy to eliminate the toxic TPrA. In particular, NCNDs in covalently linked system with metal complexes is not only an innocent carrier for ECL active species, but act also as co-reactant in the ECL process, revealing itself an ECL self-enhancing platform. Finally, a real immunoassay for cardiac marker detection has been built with enhanced sensitivity and stability, which is of fundamental importance for biological and bio-medical detection applications. The same technology can be applied to a variety of other analytes opening the venue to other assays

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Desseigne, Margaux. "Matériaux hybrides AU/WO3 nanostructurés pour la dégradation de polluants organiques par photocatalyse solaire. : Influence de la morphologie de l'oxyde et étude des mécanismes de dégradation". Electronic Thesis or Diss., Toulon, 2021. http://www.theses.fr/2021TOUL0009.

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La photocatalyse solaire est un procédé d’oxydation avancé suscitant beaucoup d’intérêt pour pallier le problème de pollution de l’eau. Les travaux présentés dans cette thèse se concentrent sur l’élaboration de photocatalyseurs hybrides Au/WO3 permettant la dégradation de polluants organiques sous rayonnement solaire. Le contrôle de la morphologie des particules d’oxyde de tungstène (WO3) (nanoplaquette ou pseudosphère) et leur couplage avec des nanoparticules d’or (Au) a pour but d’accroître la réponse dans le visible du semiconducteur. Après élaboration et caractérisation par des techniques avancées, des tests photocatalytiques sous rayonnement solaire artificiel ou naturel ont été réalisés en présence de polluants modèles (rhodamine B, bleu de méthylène ou méthyle orange) ou d’un résidu médicamenteux (la sulfaméthazine), confirmant l’efficacité accrue des hybrides. Le suivi de la décomposition de certains polluants par chromatographie liquide couplée à un spectromètre de masse (LC-MS), allié à des tests de piégeages des espèces actives intervenant au cours du processus de photocatalyse, a permis de proposer des mécanismes de dégradation
In order to solve the water pollution problem, the photocatalysis under solar light is one of the most studied advanced oxidation process these last decades. The work presented in this manuscript is focused on the synthesis of hybrid photocatalysts Au/WO3 leading to organic pollutant degradation under solar light irradiation. The purpose of controlling the tungsten oxide (WO3) particles morphology with loading gold (Au) nanoparticles is to improve the semiconductor response in visible range wavelengths. After preparation and characterization thanks to several advanced technics, photocatalytic tests were realized under artificial and natural solar light. The degradation results of model pollutants (rhodamine B, methylene blue or methyl orange) or a drug residue (sulfamethazine) confirmed the high efficiency of hybrid photocatalysts. The decomposition process of some pollutants was followed by liquid chromatography – mass spectrometry (LC-MS) and by scavenging experiments. The results permit to propose pollutant degradation mechanisms

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Borniol, Mervyn de. "Photosensibilisation d'oxydes semi-conducteurs par des dérivés organostanniques du pérylène -3,4-dicarboximideApplication à la conversion photovoltaïque". Bordeaux 1, 2006. http://www.theses.fr/2006BOR13310.

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Le but de ce travail a été la réalisation de cellules photoélectrochimiques de type "Grätzel" à base de dioxyde d'étain photosensibilisé par des dérivés organostanniques du pérylène-3,4-decarboximide, réalisant la conversion photovoltaïque. Ces chromophores ont été obtenus par une synthèse convergente en plusieurs étapes, l'étape clef consistant en un couplage de type Stille entre un dérivé du pérylène et un oméga-iodoalkyl- ou 4-bromophenyl-tricyclohexylétain. Les études physico-chimiques réalisées en solution sur ces nouveaux colorants ont montré qu'ils possédaint les propriétés photochimiques et électrochimiques requises pour photosensibiliser des oxdes semi-conducteurs. Par ailleurs, des films nanoporeux et nanocristallins de dioxyde d'étain d'épaisseur contrôlée ont été élaborés sur substrats conducteurs par différentes techniques à partir de suspension colloïdales de nanaoparticules de SnO2, une étude approfondie de la texture, de la structure et de la morphologie de ces couches ayant permis de sélectionner celles les plus appropriées pour la conversion photovoltaïque. Ces dernières ont ensuite été modifiées chimiquement en surface par les chromophores synthétisés puis l'aptitude des cellules ainsi réalisées à convertir la lumière en électricité a été évaluée. Le meilleur système a permis d'atteindre des rendements de conversion énergétique de l'ordre de 0,3 %.

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Mikhaylov, Sergei. "Synthesis and investigation of nanostructured conducting polymers based nanocomposites for ammonia and amines detection". Thesis, Lille 1, 2017. http://www.theses.fr/2017LIL10036/document.

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Resumen

La thèse est consacrée à la synthèse et à l’étude des propriétés des matériaux hybrides inorganique-organique à base de polyaniline (PANI) et de polypyrrole (PPy) avec des nanoparticules TiO2 (rutile et anatase) et SnO2 applicables à détection l'ammoniac et aux amines. La croissance directe du polymère sur la surface des nanoparticules a permis l’obtention de matériaux nanocomposites avec une structure “core-shell” qui diffère du mélange mécanique simple par une distribution plus uniforme des polymères et une interaction plus forte entre les composants source. L’objet de la recherche est le processus de formation de nanocomposites de polyaniline et de polypyrrole avec des oxydes métalliques. L’objectif de la recherche est de révéler les particularités de la formation et les propriétés des matériaux composites nanostructurés à base de polymères conducteurs et nanoparticules d’oxydes métalliques sensibles à l’ammoniac et aux amines. Les méthodes de recherche incluent le RedOx et la surveillance du pH, FTIR et UV-spectroscopie, SEM, TEM, thermogravimétrie, chromatographie liquide, mesures de conductivité et tests de capteurs. La nouvelle approche d’étude de la cinétique du processus de polymérisation de l'aniline par la surveillance simultané du RedOx et du pH du milieu réactionnel a été proposée. Pour la première fois, on a montré l’influence des acides sulfoniques et des oxydes métalliques sur le procédé de polymérisation de l’aniline et les caractéristiques moléculaires du polymère obtenu. En outre, une corrélation linéaire entre le contenu en nanoparticules et la durée réciproque des stades séparés de la polymérisation a été démontrée. Les nanocomposites “core-shell” formés ont une sensibilité à l’ammoniac et aux amines environ 2 fois supérieure à celle du polymère pur. Les nouveaux matériaux développés peuvent être utilisés dans la fabrication de couches actives des capteurs chimiorésistifs
The thesis is devoted to the synthesis and investigation of properties of inorganic-organic polyaniline (PANI) and polypyrrole (PPy) based hybrid materials with TiO2 (rutile and anatase) and SnO2 nanoparticles applicable for ammonia and amines detection. The direct polymer growth on the surface of nanoparticles allowed obtaining of nanocomposite materials with a “core-shell” structure which differs from simple mechanical mixture by more uniform polymer distribution and stronger interaction between source components.The object of research is the process of formation of polyaniline and polypyrrole nanocomposites with metal oxides. The research goal is to reveal formation peculiarities and properties of nanostructured composite materials based on conducting polymers and metal oxides nanoparticles that are sensitive to ammonia and amines. Research methods include RedOx and pH monitoring, FTIR and UV-spectroscopy, SEM, TEM, thermogravimetry, liquid chromatography, conductivity measurements and sensor tests.The new approach to study kinetics of aniline polymerization process by simultaneous RedOx and pH monitoring of reaction medium was proposed. For the first time the influence of sulfonic acids and metal oxides on the aniline polymerization process and molecular characteristics of the obtained polymer was shown. For the first time a linear correlation between the nanoparticles content and reciprocal duration of separate stages of polymerization was shown. Formed "core-shell" nanocomposites have sensitivity to ammonia and amines of about 2 times higher than the pure polymer. Developed new materials can be used in the manufacturing of chemoresistive sensors' active layers

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Semaan, Chantal. "Polymères nanostructurés à base de nanotubes de carbone". Thesis, Bordeaux 1, 2010. http://www.theses.fr/2010BOR14187/document.

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Resumen

Ce travail de thèse concerne l’étude de dispersions de nanotubes de carbone (NTC) dans une matrice polymère afin d’obtenir des matériaux nanocomposites avec des propriétés améliorées. Dans la première partie, nous nous sommes intéressés à l’enrobage des NTC par des copolymères à blocs amphiphiles afin de faciliter la dispersion en solution aqueuse. L’influence de la structure chimique, de la composition et de la masse molaire des copolymères sur les propriétés a été étudiée. Dans une deuxième partie, l’incorporation des NTC dans une matrice polymère a été développée. Des procédés par voie aqueuse et par voie fondue ont été choisis afin de contrôler la répartition des NTC dans une matrice modèle de polyoxyde d’éthylène ainsi que dans des de polyéthylène ou de polyméthacrylate de méthyle. L’étude des propriétés physiques, notamment rhéologiques et électriques des nanocomposites à renfort de nanotubes a été réalisée. Ainsi les relations entre l’état des dispersions, la nature de l’enrobage et le mode d’élaboration des composites ont été établies
This work is concerned with the study of carbon nanotubes (CNT) dispersions in a polymer matrix in order to obtain nanocomposite with unique properties. In the first part, we investigated the CNT wrapping by amphiphilic block copolymers to facilitate their suspension in aqueous solution. Based on the results, we could assess the effect on CNT dispersion quality of the molar mass of copolymers, the nature of the hydrophobic block and the length of hydrophilic block. In the second part, the incorporation of CNTs in polymer matrix was developed. Water or melt processing were chosen to control the distribution of CNTs in various polymer matrices (Polyethylene oxide, polyethylene and polymethyl methacrylate) through a prior wrapping of CNT. The studies of physical properties, including rheological and electrical properties, of nanocomposites were undertaken. Relationships between the state of dispersion, the nature of the coating and the method of preparation of composites were established

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Gu, Tang. "Modélisation multi-échelles du comportement électrique et élasto-plastique de fils composites Cu-Nb nanostructurés et architecturés". Thesis, Paris, ENSAM, 2017. http://www.theses.fr/2017ENAM0017/document.

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Resumen

Les fils composites nanostructurés et architecturés cuivre-niobium sont de candidats excellents pour la génération de champs magnétiques intenses (>90T); en effet, ces fils allient une limite élastique élevée et une excellente conductivité électrique. Les fils Cu-Nb multi-échelles sont fabriqués par étirage et empaquetage cumulatif (une technique de déformation plastique sévère), conduisant à une microstructure multi-échelle, architecturée et nanostructurée présentant une texture cristallographique de fibres forte et des formes de grains allongées le long de l'axe du fil. Cette thèse présente une étude compréhensive du comportement électrique et élasto-plastique de ce matériau composite, elle est divisée en trois parties: modélisation multi-échelle électrique, élastique et élasto-plastique. Afin d'étudier le lien entre le comportement effective et la microstructure du fil, plusieurs méthodes d'homogénéisation sont appliquées, qui peuvent être séparées en deux types principaux: la méthode en champs moyens et en champs complets. Comme les spécimens présentent plusieurs échelles caractéristiques, plusieurs étapes de transition d'échelle sont effectuées itérativement de l'échelle de grain à la macro-échelle. L'accord général parmi les réponses de modèle permet de suggérer la meilleure stratégie pour estimer de manière fiable le comportement électrique et élasto-plastique des fils Cu-Nb et économiser le temps de calcul. Enfin, les modèles électriques prouvent bien prédire les données expérimentales anisotopique. De plus, les modèles mécaniques sont aussi validés par les données expérimentales ex-situ et in-situ de diffraction des rayons X/neutrons avec un bon accord
Nanostructured and architectured copper niobium composite wires are excellent candidates for the generation of intense pulsed magnetic fields (>90T) as they combine both high strength and high electrical conductivity. Multi-scaled Cu-Nb wires are fabricated by accumulative drawing and bundling (a severe plastic deformation technique), leading to a multiscale, architectured and nanostructured microstructure exhibiting a strong fiber crystallographic texture and elongated grain shapes along the wire axis. This thesis presents a comprehensive study of the effective electrical and elasto-plastic behavior of this composite material. It is divided into three parts: electrical, elastic and elasto-plastic multiscale modeling. In order to investigate the link between the effective material behavior and the wire microstructure, several homogenization methods are applied which can be separated into two main types: mean-field and full-field theories. As the specimens exhibit many characteristic scales, several scale transition steps are carried out iteratively from the grain scale to the macro-scale. The general agreement among the model responses allows suggesting the best strategy to estimate reliably the effective electrical and elasto-plastic behavior of Cu-Nb wires and save computational time. The electrical models are demonstrated to predict accurately the anisotropic experimental data. Moreover, the mechanical models are also validated by the available ex-situ and in-situ X-ray/neutron diffraction experimental data with a good agreement

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Osso, Dominique. "Élaboration de nanocomposites alumine-métal (Fe, Cr, Ni) par mécanosynthèse". Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1995. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL_T_1995_OSSO_D.pdf.

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Resumen

Des matériaux composites alumine-alliages (Fe, Cr, Ni) ont été élaborés par mécanosynthèse. Ces poudres composites sont obtenues par broyage réactif à haute énergie d'un mélange de poudres d'aluminium et d'oxydes métalliques. Les matériaux ainsi synthétisés ont la caractéristique d'être des matériaux à grains nanocristallins. Les mécanismes réactionnels, intervenant lors du broyage, pour des systèmes simples alumine-métal et pour des systèmes complexes alumine-alliages ont été étudiés. Un large domaine de composition de la phase métallique est abordé. Le broyage réactif en présence de fluide est aussi étudié ainsi que l'effet d'une activation mécanique sur la réaction d'oxydoréduction. Un schéma d'interprétation simple est proposé pour expliquer les observations. Les évolutions à haute température des poudres ainsi obtenues sont présentées. Nous nous intéressons plus particulièrement à l'évolution de la composition chimique des phases, à la croissance des grains et à la microstructure des poudres consolidées soit par frittage classique soit par frittage sous charge

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Tesis sobre el tema "Matériaux hybrides nanostructurées"

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