Letteratura scientifica selezionata sul tema "Quantum dots ternaires"

Depuis quelques années, les QDs ternaires ont connu un développement exponentiel grâce à leurs propriétés, notamment leur photoluminescence, qui peut non seulement être contrôlée par leur taille mais également par leur composition. Dans le cadre de cette thèse, nous avons développé une nouvelle méthode de synthèse « verte » en milieu aqueux de QDs ternaires ZnSeS dopés et nous avons étudié l'effet de la variation du dopant (Mn2+, Cu2+ou Cu2+/Al3+) ainsi que de sa localisation (dans le cœur ou dans la coquille) sur leurs propriétés optiques et structurales. La première partie de ce travail décrit la synthèse des QDs ternaires cœur ZnSeS:Mn et cœur/coquille ZnSeS:Mn/ZnS en utilisant le 2-MPA comme ligand. Les résultats obtenus montrent que ces nanocristaux peuvent être préparés avec des rendements quantiques de 22 et 41%, respectivement. Ces QDs ont montré une excellente photostabilité sous irradiation UV et peuvent facilement être transférés en phase organique à l'aide du ligand hydrophobe octanethiol et cela sans altération de leurs propriétés optiques. Par la suite, des QDs cœur/coquille/coquille ZnSeS/ZnS:Cu/ZnS pour lesquels le dopant Cu est introduit dans la première coquille ont été préparés en utilisant le 3-MPA comme ligand. Une excellente (photo)stabilité en présence d'air et d'oxygène ont été observés. Les QDs cœur/coquille/coquille ZnSeS/ZnS:Cu/ZnS ont un rendement quantique de photoluminescence de 20% et ont été utilisés comme sondes photoluminescentes pour la détection des ions Pb2+ en milieu aqueux. Une extinction sélective de l'émission de photoluminescence en présence des ions Pb2+ a été observée. Enfin, des QDs co-dopés Cu et Al, ZnSeS/ZnS:Cu/ZnS:Al/ZnS (première coquille dopée avec Cu2+ et deuxième coquille dopée avec Al3+) ont été préparés. Le co-dopage permet l'amélioration des propriétés optiques, notamment du rendement quantique (jusqu'à 32%) ainsi que de la durée de vie de photoluminescence des QDs dopés Cu
In recent years, ternary QDs have experienced an exponential development thanks to their properties, especially their photoluminescence, which can be controlled not only by their size but also by their composition. As part of this thesis, we developed a new "green" synthesis in aqueous media of ZnSeS-doped ternary QDs and we studied the effect of the variation of the dopant (Mn2+, Cu2+, or Cu2+/Al3+) as well as its localization (in the core or in the shell) on their optical and structural properties. The first part of this work describes the synthesis of ZnSeS:Mn ternary QDs and ZnSeS:Mn/ZnS core/shell using 2-MPA as a ligand. The results obtained show that these nanocrystals can be prepared with quantum yields of 22% and 41%, respectively. These QDs have shown excellent photostability under UV irradiation and can easily be transferred to the organic phase using the hydrophobic octanethiol ligand without altering their optical properties. Subsequently, core/shell ZnSeS/ZnS:Cu/ZnS QDs for which the Cu dopant is introduced into the first shell were prepared using 3-MPA as a ligand. Excellent (photo)stability in the presence of air and oxygen was observed. ZnSeS/ZnS:Cu/ZnS core/shell QDs have a 20% photoluminescence quantum yield and have been used as photoluminescent probes for the detection of Pb2+ ions in aqueous media. A selective extinction of the photoluminescence emission in the presence of Pb2+ ions was observed. Finally, Cu and Al co-doped QDs, ZnSeS/ZnS:Cu/ZnS:Al/ZnS (first shell doped with Cu2+ and second shell doped with Al3+) were prepared. Co-doping allows the improvement of the optical properties, including quantum efficiency (up to 32%) as well as the photoluminescence lifetime of Cu-doped QDs

Parce qu'ils présentent des propriétés remarquables par rapport à leurs équivalents massifs, les nanomatériaux occupent une place de plus en plus importante dans l'industrie et en médecine. Leur essor rapide a généré de nombreuses craintes dans l'opinion publique notamment au regard de certaines méconnaissances liées à leur toxicité. Notre projet vise l'utilisation du séléniure de cadmium (CdSe) comme matériau modèle afin d'établir une corrélation entre la structure chimique des nanoparticules, leur réactivité de surface, leur (photo)stabilité et leur toxicité. Des quantum dots (QDs) CdSe et alliages CdSe(S) ont été préparés en milieu aqueux à 100°C ou par voie hydrothermale de manière à ne différer que par leur structure chimique de coeur (alliage ternaire vs semi-conducteur binaire) alors que d'autres paramètres comme la taille, la charge ou la nature du ligand de surface, ont été maintenus constants. Des études de cytotoxicité menées sur Escherichia coli ont montré que la libération de Cd2+ jouait un rôle important dans la toxicité pour les deux QDs. Nos résultats ont également mis en évidence que les QDs CdSe(S) alliés étaient plus stables et moins toxiques que les QDs CdSe. Sans négliger l'importance de la libération d'ion Cd2+ par les nanoparticules, une corrélation entre la stabilité et la production d'espèces réactives de l?oxygène (EROs) a montré que la toxicité était en partie dépendante de la photostabilité des QDs. Notre étude met en perspective une relation entre la réactivité, la stabilité du coeur des nanoparticules, et la toxicité photo-induite
Due to their unique properties compared to their bulk counterparts, nanomaterials have gained considerable attention, especially in industry and medicine. Their fast development has generated many public concerns, especially because of a lack of knowledge regarding their toxicity. Our project aims to use cadmium selenide (CdSe) as a model material in order to initiate a research aiming at establishing a correlation between the nanoparticles chemical structure, their surface reactivity, their stability and their toxicity. CdSe and alloyed CdSe(S) quantum dots (QDs) were prepared in aqueous phase either at 100°C or under hydrothermal conditions in order to differ solely by their core chemical structure (ternary alloy vs binary semiconductor), while other parameters such as the size, the surface charge or the surface ligand, have been kept constant. Cytotoxicity studies carried out on Escherichia coli have shown that release of Cd2+ played a key role in the toxicity for both QDs. However, alloyed CdSe(S) QDs were also found more stable and less toxic than CdSe nanocrystals. Without disregarding the importance of Cd2+ ions release by the nanoparticles, a correlation between the stability and the production of reactive oxygen species (ROS) showed that toxicity was dependent on QDs photostability. Our study highlights a relationship between the core reactivity, stability and the photo-induced toxicity QD nanoparticles

Les quantum dots (QDs) ont un fort potentiel pour la détection biologique, le photovoltaïque et la catalyse en raison de leurs propriétés photophysiques uniques. Les semiconducteurs les plus étudiés contiennent des métaux lourds comme le cadmium et le plomb et leurs domaines d’applications sont très limités. Dans le cadre de cette thèse, nous avons développé de nouveaux procédés de synthèse en milieu aqueux des QDs ternaires AgInSAgInS₂ et quaternaires AgInS₂/ZnS et avons étudié leur dopage par les cations Ni²⁺ et Co²⁺ afin de préparer des nanocristaux dotés de propriétés fluorescentes et magnétiques. Nous avons tout d’abord optimisé la synthèse des QDs AIZS en milieu aqueux en utilisant le 3-MPA comme ligand et avons produit des nanocristaux avec un rendement quantique de fluorescence de 65%. Puis, le dopage de ces nanocristaux par les cations Ni(+2) et Co(+2) a été étudié. Une chute du rendement quantique de fluorescence est observée après le dopage. Les meilleures propriétés magnétiques ont été observées à basse température (10 K) et les valeurs d'aimantation augmentent avec la concentration en dopant. Les QDs AIZS ont été associés aux nanotiges ZnO par hétérojonction pour former un bon photocatalyseur ZnO/AIZS(10%) qui dégrade 98% de l’Orange II en visible dans 90min sous intensité 40W/cm². Ce matériau est recyclable, vu que son activité photocatalytique ne baisse que légèrement après 8 cycles (91% de photodégradation)
Quantum dots (QDs) have high potential for biological detection, photovoltaics and catalysis due to their unique photophysical properties. The most studied semiconductors contain heavy metals such as cadmium and lead and their fields of application are very limited. As part of this thesis, we developed new aqueous synthesis processes for ternary QDs AgInS₂ and quaternary AgInS₂/ZnS and studied their doping by the Ni(+2) and Co(+2) cations to prepare nanocrystals with fluorescent and magnetic properties. We first optimized the synthesis of AIZS QDs in aqueous media using 3-MPA as ligand and produced nanocrystals with a fluorescence quantum yield of 65%. Then, the doping of these nanocrystals by cations Ni(2+) and Co(2+) was studied. A drop in quantum fluorescence efficiency is observed after doping. The best magnetic properties were observed at low temperature (10 K) and the magnetization values increase with the dopant concentration. The AIZS QDs have been associated with the ZnO nanorods by heterojunction to form a good photocatalyst ZnO/AIZS(10%) which degrades 98% of the Orange II in visible during 90 min under intensity 40 W/cm². This material can be reused, its photocatalytic activity only slightly decreases after 8 cycles (91% photodegradation)

Un certain nombre de techniques ont ete developpees ces dernieres annees pour fabriquer des nanostructures quantiques, principalement dans le domaine des semiconducteurs iii-v. Nous avons realise des fils et des boites quantiques de semiconducteurs ii-vi, a partir de puits quantiques cdte/cdznte, soit par nanolithographie et gravure de structures 2d, soit directement par epitaxie par jets moleculaires avec une croissance en deux etapes. Les proprietes optiques de ces nanostructures ont ete etudiees en photoluminescence a basse temperature (2k). Dans la premiere approche, les nanostructures ont ete obtenues par lithographie electronique et gravure seche. Nous avons developpe une etape de gravure supplementaire consistant en une oxydation anodique de la couche de surface. Cette etape permet de reduire la taille des fils et des boites et d'eliminer la couche de defauts introduite en surface par la premiere gravure. Les etudes optiques ont prouve l'existence de cette couche de defauts d'une epaisseur de 30 nm environ. Elle contient des centres radiatifs qui localisent les excitons et permet d'augmenter le rendement radiatif des structures de largeur superieure a 150 nm. Pour des tailles inferieures, les recombinaisons sur les defauts non radiatifs de surface font chuter l'intensite de luminescence. Pour s'affranchir des problemes dus a la gravure (fluctuations de largeur, defauts non radiatifs), nous avons developpe une autre approche basee sur une croissance epitaxiale directe. Un puits quantique cdte/cdznte est depose sur la face clivee 110 d'un superreseau contraint. Celui-ci induit une modulation de contrainte dans le plan de la recroissance, et donc un confinement lateral dans le puits 110. La luminescence de ces fils quantiques est decalee vers le rouge par rapport a celle du puits 2d. Ce decalage depend de la densite d'excitation, ce qui est explique par le champ piezoelectrique lateral dans les fils

Ce travail a porte sur la croissance epitaxiale des nitrures d'elements iii gan, aln, et inn, en utilisant l'epitaxie par jets moleculaires assistee par plasma d'azote. Nous avons optimise les premiers stades de la croissance de gan ou aln sur substrat al#2o#3 (0001). Le processus utilise consiste a nitrurer la surface du substrat a l'aide du plasma d'azote, afin de la transformer en aln, puis a faire croitre une couche tampon d'aln ou de gan a basse temperature, avant de reprendre la croissance de gan ou aln a haute temperature (680 a 750c). Nous avons en particulier etudie les proprietes d'une couche de gan en fonction de la temperature a laquelle est realisee l'etape de nitruration. Lorsque les conditions de demarrage de la croissance sont optimisees, nous avons pu observer des oscillations de rheed pendant la croissance de la couche de gan. Nous avons etudie l'effet du rapport v/iii sur la morphologie de surface et les proprietes optiques et structurales de cette couche. Nous avons propose l'utilisation de l'indium en tant que surfactant pour ameliorer ces proprietes. Nous avons ensuite aborde la realisation de superreseaux gan/aln dont nous avons optimise les interfaces. Les mecanismes de relaxation des contraintes de aln sur gan et gan sur aln ont ete etudies. Nous avons egalement elabore les alliages algan et ingan, comme barrieres quantiques dans les heterostructures. Nous avons montre que la relaxation elastique des contraintes de gan en epitaxie sur aln donne lieu a la formation d'ilots de tailles nanometriques, qui se comportent comme des boites quantiques. Leur densite et leur taille dependent de la temperature de croissance, et des conditions de murissement apres croissance. Les proprietes optiques de ces ilots sont gouvernees a la fois par les effets de confinement quantique et par le fort champ piezo-electrique induit par la contrainte dans les ilots.