Synthèse de matériaux d'architecture contrôlée à base de siliciel colloïdale

Ce manuscrit décrit l'utilisation de particules de silice colloïdale de taille et de fonctionnalité définies pour élaborer des matériaux aux propriétés spécifiques. Dans un premier temps, nous avons comparé différentes méthodes de synthèse de particules de silice à partir d’un précurseur moléculaire selon un procédé sol-gel. Celles-ci nous ont permis de fabriquer des objets sphériques de fonction de surface contrôlée et avec une taille moyenne régulière comprise entre 50 nm et 2 microns. Une fois ces particules synthétisées, nous avons étudié leur comportement à l’interface air-eau grâce à la technique de Langmuir puis fabriqué des cristaux colloïdaux d'épaisseur contrôlée par dépositions successives de monocouches de particules sur des substrats hydrophiles selon le principe de la technique de Langmuir- Blodgett. Ce contrôle nous a permis d’étudier l’influence de l’épaisseur des cristaux sur leurs propriétés spectroscopiques. Le second axe de notre recherche concernait l’élaboration de particules à morphologie originale et en particulier d’objets dissymétriques. L’utilisation de différentes techniques impliquant des phénomènes interfaciaux a d’abord été envisagée (interfaces planes puis courbes à l’échelle macroscopique). Nous avons également élaboré de particules organiquesinorganiques grâce à un procédé de polymérisation en émulsion de styrène en présence de particules de silice modifiées en surface. La maîtrise des différents paramètres expérimentaux nous a ainsi permis d’obtenir des objets hybrides aux morphologies originales mais prédictibles et variées, qu’elles soient dissymétriques (« haltère », « bonhomme de neige », « coeur-écorce décentré ») ou non (« marguerite », « multipode » ou « framboise »). Ces nouveaux types de particules colloïdales pourraient présenter des propriétés innovantes dans de nombreux domaines tels que la catalyse, l'affichage électronique ou la stabilisation de milieux complexes.This manuscript describes the use of colloidal silica particles with definite size and functionality to elaborate materials with specific properties. First, we compared several ways of elaborating silica particles from a molecular precursor following a classical sol-gel process. We managed to get spherical particles with a tuneable surface function and a regular mean size between 50 nm and 2 microns. Then, the behaviour of these particles at an air-water interface was studied by the Langmuir method. Colloidal crystals with a controlled thickness were then synthesized by transferring sequentially monolayers of particles onto hydrophilic substrates using the Langmuir-Blodgett technique. Such a control allowed us to study the influence of the crystals thickness on their spectroscopic properties. Another purpose of this study was dealing with the synthesis of particles with original morphologies in general and dissymmetrical particles in particular. To achieve this goal, techniques involving interfacial phenomena were first involved (plane and curved interfaces at the macroscopic scale). We also synthesized organic-inorganic particles through an emulsion polymerisation process seeded by surface-modified silica particles. While varying several experimental parameters, we managed to get hybrid particles with original and various but predictable morphologies, them being dissymmetrical (“dumbbell-like”, “snowman-like”, “decentred core-shell”) or not (“daisy-like”, “multipod-like” or “raspberry-like”). These new types of colloidal particles could present interesting properties in various fields of applied science like catalysis, electronic displays or stabilisation of complex media

Nanostructured antireflective bilayers: Optical design and preparation

We show different methods for tailoring and fabrication of various cost-effective antireflective nanocoatings on transparent and non-transparent substrates. The main purpose was to prepare coatings with decreased reflectance in the full visible wavelength range using simple wet layer deposition techniques. Structure of coatings was designed by optical simulations applying simplified calculations. The refractive index of substrates was also considered for the calculations. The advantageous optical properties were achieved by bilayered structures combining compact and porous sol–gel derived oxide layers and nanoparticulate films. The bilayered structures enhance the flexibility of design by not only the selection of the layer thicknesses but also by different ways of adjusting the effective refractive index of the layers. Furthermore, chemical stability of the coatings was also investigated. The optical and structural properties of prepared films and bilayered coatings were studied by UV–vis spectroscopy and scanning electron microscopy, respectively. The transmittance of coated glass substrates was above 97.5%, while the reflectance of coated silicon substrates was below 4% between 450 nm and 900 nm

New Colloidal Lithographic Nanopatterns Fabricated by Combining Pre-Heating and Reactive Ion Etching

We report a low-cost and simple method for fabrication of nonspherical colloidal lithographic nanopatterns with a long-range order by preheating and oxygen reactive ion etching of monolayer and double-layer polystyrene spheres. This strategy allows excellent control of size and morphology of the colloidal particles and expands the applications of the colloidal patterns as templates for preparing ordered functional nanostructure arrays. For the first time, various unique nanostructures with long-range order, including network structures with tunable neck length and width, hexagonal-shaped, and rectangular-shaped arrays as well as size tunable nanohole arrays, were fabricated by this route. Promising potentials of such unique periodic nanostructures in various fields, such as photonic crystals, catalysts, templates for deposition, and masks for etching, are naturally expected

Towards a classification strategy for complex nanostructures

The range of possible nanostructures is so large and continuously growing, that collating and unifying the knowledge connected to them, including their biological activity, is a major challenge. Here we discuss a conception that is based on connection of microscopic features of the nanomaterials to their biological impacts. We also consider what would be necessary to identify the features that control their biological interactions, and make them resemble each other in a biological context

"Nanohybrids" based on pH-responsive hydrogels and inorganic nanoparticles for drug delivery and sensor applications.

Allyl-PEG capped inorganic NPs, including magnetic iron oxide (IONPs), fluorescent CdSe/ZnS quantum dots (QDs), and metallic gold (AuNPs of 5 and 10 nm) both individually and in combination, were covalently attached to pH-responsive poly(2-vinylpyridine-co-divinylbenzene) nanogels via a facile and robust one-step surfactant-free emulsion polymerization procedure. Control of the NPs associated to the nanogels was achieved by the late injection of the NPs to the polymerization solution at a stage when just polymeric radicals were present. Remarkably, by varying the total amount of NPs injected, the swelling behavior could be affected. Furthermore, the magnetic response as well as the optical features of the nanogels containing either IONPs or QDs could be modified. In addition, a radical quenching in case of gold nanoparticles was observed, thus affecting the final nanogel geometry

Synthesis of materials with a controlled architecture starting from colloidal silica

Ce manuscrit décrit l'utilisation de particules de silice colloïdale de taille et de fonctionnalité définies pour élaborer des matériaux aux propriétés spécifiques. Dans un premier temps, nous avons comparé différentes méthodes de synthèse de particules de silice à partir d'un précurseur moléculaire selon un procédé sol-gel. Celles-ci nous ont permis de fabriquer des objets sphériques de fonction de surface contrôlée et avec une taille moyenne régulière comprise entre 50 nm et 2 microns. Une fois ces particules synthétisées, nous avons étudié leur comportement à l'interface air-eau grâce à la technique de Langmuir puis fabriqué des cristaux colloïdaux d'épaisseur contrôlée par dépositions successives de monocouches de particules sur des substrats hydrophiles selon le principe de la technique de Langmuir-Blodgett. Ce contrôle nous a permis d'étudier l'influence de l'épaisseur des cristaux sur leurs propriétés spectroscopiques. Le second axe de notre recherche concernait l'élaboration de particules à morphologie originale et en particulier d'objets dissymétriques. L'utilisation de différentes techniques impliquant des phénomènes interfaciaux a d'abord été envisagée (interfaces planes puis courbes à l'échelle macroscopique). Nous avons également élaboré de particules organiques-inorganiques grâce à un procédé de polymérisation en émulsion de styrène en présence de particules de silice modifiées en surface. La maîtrise des différents paramètres expérimentaux nous a ainsi permis d'obtenir des objets hybrides aux morphologies originales mais prédictibles et variées, qu'elles soient dissymétriques (± haltère a, ± bonhomme de neige a, ± cœur-écorce décentré a) ou non (± marguerite a, ± multipode a ou ± framboise a). Ces nouveaux types de particules colloïdales pourraient présenter des propriétés innovantes dans de nombreux domaines tels que la catalyse, l'affichage électronique ou la stabilisation de milieux complexesThis manuscript describes the use of colloidal silica particles with definite size and functionality to elaborate materials with specific properties. First, we compared several ways of elaborating silica particles from a molecular precursor following a classical sol-gel process. We managed to get spherical particles with a tuneable surface function and a regular mean size between 50 nm and 2 microns. Then, the behaviour of these particles at an air-water interface was studied by the Langmuir method. Colloidal crystals with a controlled thickness were then synthesized by transferring sequentially monolayers of particles onto hydrophilic substrates using the Langmuir-Blodgett technique. Such a control allowed us to study the influence of the crystals thickness on their spectroscopic properties. Another purpose of this study was dealing with the synthesis of particles with original morphologies in general and dissymmetrical particles in particular. To achieve this goal, techniques involving interfacial phenomena were first involved (plane and curved interfaces at the macroscopic scale). We also synthesized organic-inorganic particles through an emulsion polymerisation process seeded by surface-modified silica particles. While varying several experimental parameters, we managed to get hybrid particles with original and various but predictable morphologies, them being dissymmetrical (“dumbbell-like”, “snowman-like”, “decentred core-shell”) or not (“daisy-like”, “multipod-like” or “raspberry-like”). These new types of colloidal particles could present interesting properties in various fields of applied science like catalysis, electronic displays or stabilisation of complex media

Synthèse de matériaux d'architecture contrôlée à base de silice colloïdale

This manuscript describes the use of colloidal silica particles with definite size and functionality to elaborate materials with specific properties. First, we compared several ways of elaborating silica particles from a molecular precursor following a classical sol-gel process. We managed to get spherical particles with a tuneable surface function and a regular mean size between 50 nm and 2 microns. Then, the behaviour of these particles at an air-water interface was studied by the Langmuir method. Colloidal crystals with a controlled thickness were then synthesized by transferring sequentially monolayers of particles onto hydrophilic substrates using the Langmuir-Blodgett technique. Such a control allowed us to study the influence of the crystals thickness on their spectroscopic properties. Another purpose of this study was dealing with the synthesis of particles with original morphologies in general and dissymmetrical particles in particular. To achieve this goal, techniques involving interfacial phenomena were first involved (plane and curved interfaces at the macroscopic scale). We also synthesized organic-inorganic particles through an emulsion polymerisation process seeded by surface-modified silica particles. While varying several experimental parameters, we managed to get hybrid particles with original and various but predictable morphologies, them being dissymmetrical (“dumbbell-like”, “snowman-like”, “decentred core-shell”) or not (“daisy-like”, “multipod-like” or “raspberry-like”). These new types of colloidal particles could present interesting properties in various fields of applied science like catalysis, electronic displays or stabilisation of complex media.Ce manuscrit décrit l'utilisation de particules de silice colloïdale de taille et de fonctionnalité définies pour élaborer des matériaux aux propriétés spécifiques. Dans un premier temps, nous avons comparé différentes méthodes de synthèse de particules de silice à partir d'un précurseur moléculaire selon un procédé sol-gel. Celles-ci nous ont permis de fabriquer des objets sphériques de fonction de surface contrôlée et avec une taille moyenne régulière comprise entre 50 nm et 2 microns. Une fois ces particules synthétisées, nous avons étudié leur comportement à l'interface air-eau grâce à la technique de Langmuir puis fabriqué des cristaux colloïdaux d'épaisseur contrôlée par dépositions successives de monocouches de particules sur des substrats hydrophiles selon le principe de la technique de Langmuir-Blodgett. Ce contrôle nous a permis d'étudier l'influence de l'épaisseur des cristaux sur leurs propriétés spectroscopiques. Le second axe de notre recherche concernait l'élaboration de particules à morphologie originale et en particulier d'objets dissymétriques. L'utilisation de différentes techniques impliquant des phénomènes interfaciaux a d'abord été envisagée (interfaces planes puis courbes à l'échelle macroscopique). Nous avons également élaboré de particules organiques-inorganiques grâce à un procédé de polymérisation en émulsion de styrène en présence de particules de silice modifiées en surface. La maîtrise des différents paramètres expérimentaux nous a ainsi permis d'obtenir des objets hybrides aux morphologies originales mais prédictibles et variées, qu'elles soient dissymétriques (± haltère a, ± bonhomme de neige a, ± cœur-écorce décentré a) ou non (± marguerite a, ± multipode a ou ± framboise a). Ces nouveaux types de particules colloïdales pourraient présenter des propriétés innovantes dans de nombreux domaines tels que la catalyse, l'affichage électronique ou la stabilisation de milieux complexe

Synthèse de matériaux d'architecture contrôlée à base de silice colloïdale

Ce manuscrit décrit l'utilisation de particules de silice colloïdale de taille et de fonctionnalité définies pour élaborer des matériaux aux propriétés spécifiques. Dans un premier temps, nous avons comparé différentes méthodes de synthèse de particules de silice à partir d'un précurseur moléculaire selon un procédé sol-gel. Celles-ci nous ont permis de fabriquer des objets sphériques de fonction de surface contrôlée et avec une taille moyenne régulière comprise entre 50 nm et 2 microns. Une fois ces particules synthétisées, nous avons étudié leur comportement à l'interface air-eau grâce à la technique de Langmuir puis fabriqué des cristaux colloïdaux d'épaisseur contrôlée par dépositions successives de monocouches de particules sur des substrats hydrophiles selon le principe de la technique de Langmuir-Blodgett. Ce contrôle nous a permis d'étudier l'influence de l'épaisseur des cristaux sur leurs propriétés spectroscopiques. Le second axe de notre recherche concernait l'élaboration de particules à morphologie originale et en particulier d'objets dissymétriques. L'utilisation de différentes techniques impliquant des phénomènes interfaciaux a d'abord été envisagée (interfaces planes puis courbes à l'échelle macroscopique). Nous avons également élaboré de particules organiques-inorganiques grâce à un procédé de polymérisation en émulsion de styrène en présence de particules de silice modifiées en surface. La maîtrise des différents paramètres expérimentaux nous a ainsi permis d'obtenir des objets hybrides aux morphologies originales mais prédictibles et variées, qu'elles soient dissymétriques (+-haltèrea, +-bonhomme de neigea, +-cœur-écorce décentréa) ou non (+-margueritea, +-multipodea ou +-framboisea). Ces nouveaux types de particules colloïdales pourraient présenter des propriétés innovantes dans de nombreux domaines tels que la catalyse, l'affichage électronique ou la stabilisation de milieux complexesBORDEAUX1-BU Sciences-Talence (335222101) / SudocSudocFranceF