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Combettes, Ségolène. Croissance et morphologie de nanoparticules coeur-coquille Fe@Au facettées : une étude expérimentale et théorique

Combettes, Ségolène (2020). Croissance et morphologie de nanoparticules coeur-coquille Fe@Au facettées : une étude expérimentale et théorique.

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Résumé en francais

L'association de deux métaux dans les nanoparticules (NPs) bimétalliques permet de combiner les propriétés physiques des deux métaux ou d'exalter l'une d'entre elles. De plus, la configuration chimique qu'adoptent les NPs bimétalliques joue un rôle déterminant quant au comportement des deux métaux l'un par rapport à l'autre, et des nanoparticules face au milieu extérieur. De ce fait, il est primordial de pouvoir contrôler la croissance ainsi que la morphologie finale de ces NPs. Le travail présenté ici concerne les NPs cœur-coquille Fe@Au. Dans cette configuration, la coquille d'or protège le fer de l'oxydation, préservant ses fortes propriétés magnétiques. L'or présente également des propriétés optiques et est un très bon candidat pour l'ancrage de molécules biologiques. Les NPs Fe@Au présentent donc des propriétés optiques et magnétiques, permettent l'ancrage de médicaments à leurs surfaces et sont par conséquent des candidats intéressants pour de nombreuses applications. Cependant la maîtrise de leurs propriétés passe par le contrôle de leur morphologie et de leur ordre chimique. Ce travail est donc consacré à l'étude des mécanismes de croissance et de la morphologie finale des NPs Fe@Au. Pour cela, une étude combinée expériences/simulations a été menée. Tout d'abord, des NPs Fe@Au ont été synthétisées par pulvérisation cathodique magnétron sous ultravide et leur mécanisme de croissance a été étudiée en faisant varier plusieurs paramètres durant la synthèse. La structure et la morphologie des NPs synthétisées a ensuite été étudiée au moyen de techniques avancées de microscopie électronique en transmission. Les NPs adoptant une morphologie originale, avec un cœur de fer cubique et des pyramides tronquées d'or sur chaque face du cube, nous avons notamment montré le rôle joué par la quantité d'or déposée sur la morphologie du cœur de fer. Certaines propriétés, notamment catalytiques, des NPs ainsi obtenues ont aussi été explorées. En parallèle, nous avons mené une étude théorique afin de modéliser le dépôt de l'or sur le fer par simulations Monte Carlo. Plusieurs potentiels interatomiques pour décrire les interactions présentes dans le système Fe-Au ont été paramétrés et testés. Les résultats des simulations montrent que la morphologie des NPs Fe@Au évolue avec la quantité d'or déposé sur le cœur de fer, en accord avec les observations expérimentales. Pour finir, l'argent ayant des propriétés très similaires à celles de l'or, le système Fe-Ag a également été étudié par simulations Monte Carlo. Les différences observées entre les deux systèmes peuvent être attribuées aux différences d'énergie d'interface Fe/Au et Fe/Ag.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Benoit, Magali
Benzo, Patrizio
Ecole doctorale:Sciences de la matière (SdM)
laboratoire/Unité de recherche :Centre d'Elaboration de Matériaux et d'Etudes Structurales (CEMES), UPR 8011
Mots-clés libres :Nanoparticules bimétalliques - FeAu - Croissance - Simulations - Monte Carlo - Morphologie - Cœur-coquille - UHV magnetron sputtering
Sujets :Physique
Déposé le :26 Feb 2021 13:22