Academic literature on the topic 'Matériaux hybrides nanostructurées'

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<br>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

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.

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)<br>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

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<br>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