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Dissertations / Theses on the topic 'Nanotubes de carbone individuels'
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Michel, Thierry. "Propriétés physiques des nanotubes de carbone individuels." Montpellier 2, 2007. http://www.theses.fr/2007MON20215.
Full text
2
Gandil, Morgane. "Propriétés magnéto-optiques de nanotubes de carbone individuels suspendus." Thesis, Bordeaux, 2017. http://www.theses.fr/2017BORD0647/document.
Full textAbstract:
Cette thèse est consacrée à l’étude expérimentale des propriétés magnéto-optiques intrinsèques des nanotubes de carbone mono-paroi par spectroscopie de photoluminescence résolue en temps.Un dispositif de microscopie optique confocale de grande ouverture numérique (NA = 0.95),incluant un cryostat magnétique, permet l’étude de nanotubes suspendus à l’échelle individuelle,à température cryogénique (jusqu’à 2 Kelvin) et sous champ magnétique (jusqu’à 7 Tesla). L’évolution des spectres et des déclins de photoluminescence avec le champ magnétique montre l’influence de l’effet Aharonov-Bohm sur les deux excitons singulets de plus basse énergie, c’est à-dire l’exciton fondamental qui est optiquement inactif (exciton noir) et un exciton d’énergie supérieure séparé de quelques milliélectronvolts qui est optiquement actif (exciton brillant). L’interprétation de ces résultats à partir d’un modèle d’équations de taux qui intègre le couplage Aharonov-Bohm entre ces deux excitons permet de déterminer séparément les durées de vie excitoniques et de fournir des informations quantitatives sur la relaxation de l’énergie depuis les niveaux supérieurs photo-excités. La relaxation de l’énergie suite à la photo-excitation de la transition S22 conduit à une efficacité de peuplement de l’état brillant quatre fois plus faible que celle de l’état noir, mais qui augmente significativement lorsque la relaxation se produit depuis les niveaux excitoniques KK’. D’autre part, le bon rapport signal à bruit obtenu dans les spectres de photoluminescence permet de révéler l’existence d’un couplage intrinsèque en champ nul entre l’exciton noir et l’exciton brillant ainsi que le maintien de la mobilité excitonique dans les nanotubes suspendus à la température de l’hélium liquideThis thesis is dedicated to the experimental study of the intrinsic magneto-optical properties of single-walled carbon nanotubes through time-resolved photoluminescence spectroscopy. Measurements are performed on suspended nanotubes samples at the single-object level using a home-built confocal optical microscope with a large numerical aperture (NA = 0.95) operating at cryogenic temperature (down to 2K) and high magnetic field (up to 7T). The evolution of the photoluminescence spectra and decay signals with increasing magnetic fields shows the influence of the Aharonov-Bohm effect on the two lowest-energy singlet excitons, namely the ground exciton which is optically inactive (dark exciton) and an exciton lying a few millielectron volts higher in energy which is optically active (bright exciton). A model of these results based on rate equations and including the Aharonov-Bohm coupling between these two excitons enables to determine separately the excitons lifetimes and to derive quantitative information on the energy relaxation from the photo-excited higher levels. The energy relaxation following the photo-excitation of the S22 transition leads to a bright state population efficiency four times lower than that of the dark state, but it significantly increases when energy relaxation occurs from the KK’ excitonic levels. Thanks to a good signal to noise ratio, the photoluminescence spectra also reveal the presence of an intrinsic zero-field coupling between the dark and the brightexcitons, as well as an excitonic mobility preserved at liquid helium temperature in suspended nanotubes
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Paillet, Matthieu. "Synthèse et propriétés physiques de nanotubes de carbone monofeuillets individuels." Montpellier 2, 2005. http://www.theses.fr/2005MON20023.
Full text
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Salem, Diana. "Synthèse de nanotubes de carbone monofeuillets individuels et composites modèles polymères - nanotubes de carbone : application à l'effet photovoltaïque." Phd thesis, Université de Strasbourg, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00719414.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail est d'élaborer des matériaux composites modèles nanotubes de carbone/polymères permettant de tirer profit des propriétés des nanotubes de carbone à l'échelle macroscopique. L'obtention de tels matériaux nécessitant une fonctionnalisation homogène entre les nanotubes de carbone et les polymères, les nanotubes de carbone utilisés doivent être individuels et de même réactivité chimique, donc de même diamètre. Ainsi, ils doivent être synthétisés par CVD par des nanoparticules catalytiques monodisperses et supportées. Dans la première partie, nous avons élaboré une nouvelle méthode générique de synthèse de nanoparticules d'oxydes métalliques supportées. Nous avons principalement détaillé la synthèse de nanoparticules de Fe2O3 dont la distribution en taille est de 1.1 ± 0.3 nm. Dans la deuxième partie, après avoir étudié la stabilité thermique de ces nanoparticules, nous les avons utilisées pour catalyser la croissance des nanotubes de carbone monofeuillets individuels par CVD. La caractérisation des nanotubes obtenus par Raman indique une distribution en diamètre exceptionnellement étroite de 1.27 ± 0.15 nm. Dans la troisième partie, nous avons tout d'abord étudié la mise en solution des nanotubes de carbone par fonctionnalisation non covalente avec un polymère hydrosoluble le POE portant un motif pyrène en bout de chaîne et mis en évidence un phénomène de déplétion qui limite la solubilisation des nanotubes. Nous avons ensuite élaboré des matériaux composites nanotubes de carbone/rrP3HT par fonctionnalisation covalente et non covalente et nous avons étudié l'efficacité de séparation de charge dans les deux cas de fonctionnalisations.
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Salem, Diana. "Synthèse de nanotubes de carbone monofeuillets individuels et composites modèles polymères - nanotubes de carbone : application à l’effet photovoltaïque." Thesis, Strasbourg, 2012. http://www.theses.fr/2012STRAE001/document.
Full textAbstract:
L’objectif de ce travail est d’élaborer des matériaux composites modèles nanotubes de carbone/polymères permettant de tirer profit des propriétés des nanotubes de carbone à l’échelle macroscopique. L’obtention de tels matériaux nécessitant une fonctionnalisation homogène entre les nanotubes de carbone et les polymères, les nanotubes de carbone utilisés doivent être individuels et de même réactivité chimique, donc de même diamètre. Ainsi, ils doivent être synthétisés par CVD par des nanoparticules catalytiques monodisperses et supportées. Dans la première partie, nous avons élaboré une nouvelle méthode générique de synthèse de nanoparticules d’oxydes métalliques supportées. Nous avons principalement détaillé la synthèse de nanoparticules de Fe2O3 dont la distribution en taille est de 1.1 ± 0.3 nm. Dans la deuxième partie, après avoir étudié la stabilité thermique de ces nanoparticules, nous les avons utilisées pour catalyser la croissance des nanotubes de carbone monofeuillets individuels par CVD. La caractérisation des nanotubes obtenus par Raman indique une distribution en diamètre exceptionnellement étroite de 1.27 ± 0.15 nm. Dans la troisième partie, nous avons tout d’abord étudié la mise en solution des nanotubes de carbone par fonctionnalisation non covalente avec un polymère hydrosoluble le POE portant un motif pyrène en bout de chaîne et mis en évidence un phénomène de déplétion qui limite la solubilisation des nanotubes. Nous avons ensuite élaboré des matériaux composites nanotubes de carbone/rrP3HT par fonctionnalisation covalente et non covalente et nous avons étudié l’efficacité de séparation de charge dans les deux cas de fonctionnalisationsThe aim of this work is to develop composite materials carbon nanotubes/polymers to take advantage of properties of carbon nanotubes at macroscopic scale. To get such materials, homogeneous functionalization between carbon nanotubes and polymers is required, carbon nanotubes must be individual with the same chemical reactivity, therefore the same diameter. Thus, they must be synthesized by CVD from monodispersed and supported catalyst nanoparticles. In the first part, we developed a new universal method for the synthesis of metal oxide supported nanoparticles. We mainly detailed the synthesis of Fe2O3 nanoparticles with size distribution of 1.1 ± 0.3 nm. In the second part, after studying the thermal stability of these nanoparticles, we used them to catalyze the growth of individual single wall carbon nanotubes by CVD. The caracterisation of the obtained nanotubes by Raman show exceptionally narrow diameter distribution of 1.27 ± 0.15 nm. In the third section, we first studied the dispersion of carbon nanotubes by noncovalent functionalization withhydro-soluble polymer POE with pyrene as end group and revealed depletion phenomena that limit the solubilization of nanotubes. Then we developed composite materials carbon nanotubes/rrP3HT by covalent and noncovalent functionalisation and we studied the efficiency of charge separation in both cases of functionalization
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Caillier, Christophe. "Transport électronique dans les nanotubes de carbone individuels sous conditions extrêmes." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00454234.
Full textAbstract:
Cette thèse a pour objet l'étude des propriétés de transport électronique des nanotubes de carbone soumis à des pressions hydrostatiques de l'ordre du gigapascal. L'originalité de ce travail réside dans le fait d'étudier ces propriétés sur des nanotubes individuels. Ceci permet de simplifier la géométrie du système et de faire apparaître des comportements propres à chaque type de nanotubes. Le cas d'un nanotube multifeuillets composé d'un tube externe à faible bande interdite et d'un tube interne métallique a permis d'observer i) l'évolution sous pression de la barrière de Schottky aux contacts or-nanotube, ii) l'évolution de la résistance inter-feuillet, mettant en évidence une transition associée au changement de section du nanotube, iii) la diminution de l'hystérésis en tension de grille. D'autre part, une étude systématique sur des nanotubes métalliques permet de faire ressortir un comportement général pour le contact or-nanotube sous pression, indépendant de la chiralité du nanotube et du milieu transmetteur de pression. Nombre de ces effets peuvent être utilisés pour des applications électroniques ou électro-mécaniques, tels que des capteurs de pression miniatures et environ dix fois plus sensibles que certains standards actuels. Un modèle simple de calculs par la méthode des liaisons fortes est aussi mis en œuvre afin de prédire l'évolution des propriétés électroniques des nanotubes de carbone sous pression en fonction de leur chiralité. Ce modèle permet de prédire d'autres phénomènes qui pourraient être observés grâce à une étude approfondie et systématique utilisant la méthode expérimentale développée au cours de cette thèse.
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Than, Xuan Tinh. "Croissance catalytique et étude de nanotubes de carbone multi-feuillets produits en masse et de nanotubes de carbone ultra-long individuels à quelques feuillets." Thesis, Montpellier 2, 2011. http://www.theses.fr/2011MON20110/document.
Full textAbstract:
Croissance catalytique et étude de nanotubes de carbone multi-feuillets produits en masse et de nanotubes de carbone ultra-long individuels à quelques feuillets Résumé: Ce travail expérimental traite de la croissance catalytique à partir d'une phase vapeur (CCVD) de nanotubes de carbone multi-feuillets (MWCNT) et de nanotubes de carbone (CNT) ultralongs ainsi que de l'étude de leurs propriétés physiques. Dans la première partie du manuscrit est décrite l'optimisation des paramètres pour la croissance CCVD de MWNT en masse et à faible coût. Avec l'acétylène comme source de carbone, Fe(NO3)3.9H2O comme précurseur de catalyseur et CaCO3 comme support, nous rapportons les conditions optimales pour la production de 525 g de MWCNT par jour à un coût estimé de 0.6$/g. La purification des MWCNT ainsi produits par un traitement à l'oxygène ou au dioxyde de carbone est également présentée. La seconde partie est consacrée à la synthèse de CNT ultralongs. L'influence des paramètres de synthèse est étudiée et, à partir de ces observations, les mécanismes de croissance possibles sont discutés. La dernière partie de la thèse est dédiée à la fabrication et à l'étude des propriétés physiques de nanotubes individuels ultralongs. Sur la base du savoir-faire développé précédemment, nous avons réalisé des CNT ultralongs alignés, des jonctions de CNT (suspendus ou supportés) ainsi que des CNT suspendus au-dessus de différents supports. Les propriétés électroniques et de transport des CNT individuels ultralongs sur substrat de silicium ont été étudiées par microscopie à force atomique, spectroscopie Raman et mesures de transport. Enfin, les modes de phonons actifs en Raman sont étudiés par des expériences combinant microscopie électronique à transmission, diffraction électronique et spectroscopie Raman.Mots clés: Nanotubes de carbone multi-feuillets, nanotubes de carbone ultralongs, croissance catalytique à partir d'une phase vapeur, mécanisme de croissance, lithographie, spectroscopie Raman de résonance, transport électroniqueCatalytic growth and study of mass-produced multi-walled carbon nanotubes and ultralong individual few-walled carbon nanotubesAbstract: This experimental work deals with the growth of multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) and ultralong carbon nanotubes (CNTs) by catalytic chemical vapor deposition (CCVD), and the study of their physical properties. In the first part of the manuscript is described the parameter optimization of the CCVD growth of MWCNTs for a large-scale production at low cost. By using acetylene as a carbon source, Fe(NO3)3.9H2O as a precursor catalyst and CaCO3 as a catalyst support, we report on optimized growth conditions allowing the production of 525 g of MWCNTs per day at an estimated cost of 0.6 $ per gramme. The purification of the as-grown MWCNTs by oxygen or carbon dioxide treatments is also presented. In the second part is presented the synthesis of ultralong individual CNTs. The influence of the growth parameters is investigated and based on the experimental observations, the possible growth mechanisms are discussed. Finally, the last part of the thesis is dedicated to the preparation and to the study of the physical properties of ultralong individual carbon nanotubes. From the know-how developed in the previous part, we prepared well-aligned ultralong CNTs, cross junction of CNTs (on a substrate or suspended) and suspended CNTs over different supports. Electronic and electron transport properties of the individual ultralong CNTs on silicon substrate are then studied by atomic force microscopy, Raman spectroscopy and transport measurements. Finally, the Raman-active phonons of suspended individual CNTs were investigated in combined experiments by transmission electron microscopy, electron diffraction and Raman spectroscopy. Keywords: Multi-walled carbon nanotubes, ultralong carbon nanotubes, catalytic chemical vapor deposition, growth mechanism, lithography, resonant Raman spectroscopy, electronic transport
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Marchand, Mickaël. "Synthèse in-situ et caractérisation de nanotubes de carbone individuels sous émission de champ." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00466604.
Full textAbstract:
L'étape clé pour intégrer des nanotubes de carbone à une échelle industrielle demeure un meilleur contrôle de leur croissance et notamment le contrôle sélectif de leurs chiralités en lien avec leurs propriétés électroniques. Ce travail a pour but de s'intéresser à la synthèse in-situ et à la caractérisation de nanotubes de carbone individuels par émission de champ pour mieux comprendre les mécanismes de nucléation et de croissance qui conditionnent sa chiralité. Nous avons développé un microscope à émission de champ couplé à un réacteur CVD (Chemical Vapor Deposition) pour observer directement la croissance catalytique de nanotubes de carbone individuels sur des pointes émettrices. Nous avons ainsi découvert que les nanotubes tournent souvent axialement pendant leur croissance, soutenant ainsi un modèle de " dislocation de vis ". L'analyse détaillée des résultats obtenus montre que nous observons directement la croissance atome par atome d'un nanotube monofeuillet individuel avec ajout d'un dimère de carbone à la fois à sa base. Parallèlement, des échantillons ont été caractérisés en détail sous émission de champ. Nous avons établi un protocole de collage de nanotubes individuels à l'apex d'une pointe métallique sous microscopies optique et électronique à balayage à l'aide d'un nanomanipulateur. Leur dépendance en température à très bas courant a été mise en évidence avec un compteur d'électrons afin d'identifier les différents domaines d'émission électronique. L'analyse des distributions énergétiques a fait apparaître un phénomène de chauffage induit qui peut mener à des températures de l'ordre de 2000 K à l'extrémité du nanotube lorsqu'il est soumis à un fort champ.
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Jaffiol, Rodolphe. "Spectroscopie optique de nano-objets individuels." Paris 11, 2003. http://www.theses.fr/2003PA112223.
Full textAbstract:
L'imagerie optique hyper-spectrale, qui combine la microscopie confocale et la spectroscopie optique, a été utilisée pour étudier des objets individuels de taille nanométrique (nano-objets). Les techniques spectroscopiques retenues ont été la spectroscopie Raman et la spectroscopie de fluorescence. Cette approche s'est montré bien adaptée pour l'étude à température ambiante de deux types de nano-objets, les molécules uniques et les nanotubes de carbone. Notre outil d'imagerie Raman s'est avéré efficace pour localiser les différentes espèces chimiques présentes sur nos échantillons. Entre autre, il a permis d'enregistrer les premiers spectres Raman de nouvelles espèces carbonées, comme des nanotubes remplis de molécules de pérylène ou de métallo-fullerènes (peapods). Les spectres Raman des peapods ainsi obtenus, ont révélé l'existence de processus de transfert de charge entre le tube et les métallo-fullerènes, ainsi que la polymérisation des métallofullerènes à l'intérieur des tubes. L'utilisation de surfaces nano-structurées métalliques est un point clé de ces études. D'une part, elles permettent d'exalter fortement le signal de diffusion Raman, rendant ainsi possible la détection de nano-objets en quelques secondes. D'autre part, elles accroissent la sélection spatiale du microscope, ce qui permet d'isoler le signal d'une entité unique. Ainsi, il a été possible d'étudier le signal Raman de molécules uniques ou de nanotubes uniques. J'ai alors mis en évidence certaines des caractéristiques du phénomène d'exaltation locale, son confinement au voisinage des nano-structures et le rôle joué par les irrégularités de surface, telles que les interstices et les protubérancesSingle nanoobjects were studied by hyperspectral optical imaging, which associates a scanning confocal microscope with an optical spectroscopy unit. We choose to perform fluorescence spectroscopy and Raman spectroscopy. At room temperature, such spectroscopic approach has proven to be well adapted to study two different nanoobjects, as single molecules and carbon nanotubes. Our Raman imaging set-up is an efficient tool to localize different chemical species in a sample. Thus, we recorded the first Raman spectra of new carbon species, single wall carbon nanotubes which encapsulated several perylene molecules or dimetallofullernes (peapods). For peapods, we demonstrate from Raman spectre a charge transfer process between the nanotubes and the metallofullerenes, and in many cases their polymerization inside the tubes. Metallic nanostructured surfaces are usually required in this kind of experiments. In fact, we observed an enhancement of the Raman scattering with these surfaces, high enough to record the Raman scattering from a single nanoobject in few seconds. Also, they improve the spatial selection of the confocal microscope, that permit the selection of single nanoobjects. In this way, we studied single molecules and single carbone nanotubes. Then, I bring out some characteristics of the enhancement process. In particular, this enhancement is only efficient at the vicinity of the nanostructure. The surface morphology of the nanostructure must also exhibit some protrusions, or interstices
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Berciaud, Stéphane. "Détection photothermique et spectroscopie d'absoption de nano-objets individuels: nanoparticules métalliques, nanocristaux semiconducteurs, et nanotubes de carbone." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00123471.
Full textAbstract:
Ce manuscrit décrit le développement de la technique d'Imagerie PhotothermiqueHétérodyne (PHI). Cette nouvelle méthode optique en champ lointain permet de détecter une
grande variété de nano-objets individuels absorbants (nanoparticules métalliques jusqu'à 1.4 nm
de diamètre, nanocristaux semiconducteurs, nanotubes de carbone métalliques et semiconducteurs,.
. .), sur un fond « noir », avec un très bon rapport signal à bruit. Le signal photothermique
a été caractérisé expérimentalement sur des nanoparticules d'or individuelles. Les mesures obtenues
sont comparées à des calculs analytiques issus d'un modèle électrodynamique. Etant donné
que ce signal est directement proportionnel à la puissance absorbée, la méthode PHI ouvre la
voie à des expériences de spectroscopie d'absorption à l'échelle du nano-objet individuel. Dans
un premier temps, nous avons sondé la résonance plasmon de surface de nanoparticules d'or
individuelles de 5 à 33 nm de diamètre. Cette étude a abouti à l'observation d'effets de taille
intrinsèques, analysés dans le cadre de la théorie de Mie. Nous avons ensuite mesuré les spectres
d'absorption de nanocristaux individuels de CdSe en régime multiexcitonique. Pour un même
nanocristal, la comparaison des spectres d'absorption photothermique et d'émission permet de
discuter l'origine physique du signal photothermique. Enfin, nous avons caractérisé la structure
de nanotubes de carbone semiconducteurs et métalliques individuels en analysant leurs spectres
d'absorption autour de leurs premières résonances optiques.
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Berciaud, Stéphane. "Détection photothermique et spectroscopie d'absorption de nano-objets individuels : nanoparticules métalliques, nanocristaux semiconducteurs, et nanotubes de carbone." Bordeaux 1, 2006. http://www.theses.fr/2006BOR13278.
Full textAbstract:
Cette thèse décrit le développement de la technique d'Imagerie Photothermique Hétérodyne (PHI). Cette nouvelle méthode optique en champ lointain permet de détecter une grande variété de nano-objets individuels absorbants (nanoparticules métalliques jusqu'à 1. 4 nm de diamètre, nanocristaux semiconducteurs, nanotubes de carbone métalliques et semiconducteur,. . . )sur un fond "noir", avec un très bon rapport signal à bruit. Le signal photothermique a été caractérisisé expérimentalement sur des nanoparticules d'or individuelles. Les mesures obtenues sont comparées à des calculs analytiques issus d'un modèle électrodynamique. Etant donné que ce signal est directement proportionnel à la puissance absorbée, la méthode PHI ouvre la voie à des expériences de spectroscopie d'absorption à l'échelle du nano-objet individuel. Dans un premier temps, nous avons sondé la résonance plasmon de surface de naoparticules d'or individuelle de 5 à 33 nm de diamètre. Cette étude a abouti à l'observation d'effets de taille intrinsèques, analysés dans le cadre de la théorie de Mie. Nous avons ensuite mesuré les spectres d'absorption de nanocristaux individuels de CdSe en régime multiexcitonique. Pour un même nanocristal, la comparaison des spectres d'absorption photothermique et d'émission permet de discuter l'origine physique du signal photothermique. Enfin, nous avons caractérisé la structure de nanotubes de carbone semiconducteurs et métalliques individuels en analysant leurs spectres d'absorption autour de leurs premières résonances optiques.
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Oudjedi, Laura. "Méthodes d’absorption pour la microscopie de nano-objets Individuels." Thesis, Bordeaux 1, 2012. http://www.theses.fr/2012BOR14729/document.
Full textAbstract:
Si la microscopie de fluorescence est la plus couramment utilisée pour détecter des nano-objets individuels, les méthodes d’absorption permettent de s’affranchir de la photostabilité imparfaite des objets luminescents et d’accéder à d’autres objets en ne se limitant pas aux espèces luminescentes. Au cours de ce travail de thèse, nous avons cherché à pousser les limites des méthodes basées sur l’absorption existantes en termes de sensibilité et de caractère quantitatif. La microscopie photothermique hétérodyne permet de détecter une grande variété de nano-objets absorbants sur fond noir. Nous présentons une nouvelle implémentation de cette technique permettant d’exalter la réponse photothermique de nanoparticules d’or individuelles autour de la transition de phase du milieu les entourant. Un gain d’un facteur 10 a été obtenu par rapport à un milieu classique. Afin de déterminer l’absorption de petits nano-objets à fort rapport d’aspect, comme les nanotubes de carbone, la détection directe est en revanche plus quantitative. En développant une méthode d’absorption à modulation spatiale optimisée, nous avons déterminé pour la première fois la valeur de la section efficace d’absorption de nanotubes de carbone (6,5) de manière absolue. Finalement, nous avons mis au point un protocole de préparation et de tri en longueur de nanotubes de carbone ultracourts. Les longueurs obtenues ont été caractérisées par spectroscopie, microscopies optique et à force atomique. Dans le futur, ces nanotubes pourront être utilisés comme sondes biologiques détectées par le dispositif photothermique. Les nanotubes possèdent en effet des résonances optiques dans le proche infrarouge correspondant à la plage de transparence des tissus biologiquesAbsorption methods can overcome the limited photostability of luminescent nano-objects and allow for detection of non-luminescent ones, making it a desirable alternative to commonly used fluorescence microscopy for single particle detection. During this project, we optimized the sensitivity of existing absorption based methods and developed their use for quantitative applications. Photothermal heterodyne microscopy is a highly sensitive, “background-free” detection method that can be applied to a large variety of individual absorbing nano-objects. We implement a new version of this technique that enhances the photothermal response of single gold nanoparticles by using a phase transition in their surrounding environment. Compared to a standard medium, we demonstrate a 10 fold enhancement of the signal to noise ratio. On the other hand, for measurement of the absorption cross section of small, and high aspect ratio nano-objects, such as carbon nanotubes, direct detection is more quantitative. In pursuit of this goal, we developed an optimized modulated absorption method and used it to directly measure the absolute absorption cross section of (6,5) carbon nanotubes for the first time. Finally, we set up a protocol to prepare ultrashort carbon nanotubes and sort them by length. As they exhibit strong optical resonances in the near infrared corresponding to a transparency window in biological tissues, they will be useful as photothermally detected biological probes. These nanotubes were characterized spectroscopically, and by optical and atomic force microscopy
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Levshov, Dmitry. "Raman modes in index-identified individual single-walled and multi-walled carbon nanotubes." Phd thesis, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01023001.
Full textAbstract:
The main objective of this work is the fundamental physical study of individual isolated carbon nanostructures in order to address their intrinsic vibrational and optical properties and also to estimate and quantify the environmental effects. For these purposes, we synthesized individual single- and multi-walled carbon nanotubes by chemical vapour deposition method on dedicated substrates. The main aspect of the work involves the combined use of different experimental probes on the same individual nanostructures. We performed a complete structure analysis by electron diffraction and high-resolution electron microscopy and the measurement of the Raman spectra on these individual nanostructures. Several important environmental effects were evidenced for the first time, e.g. the effect of mechanical coupling (van-der-Waals interaction) between the layers of double-walled carbon nanotubes leading to the change in the low-frequency Raman modes and the optical resonance conditions. Moreover the behaviour of high-frequency modes of double-walled tubes was also analysed and described. As a result of this work several experimental criteria for structure diagnostics of multi-walled carbon nanotubes were proposed.
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Blancon, Jean-Christophe. "Optical absorption and electronic properties of individual carbon nanotubes." Thesis, Lyon 1, 2013. http://www.theses.fr/2013LYO10164/document.
Full textAbstract:
Au cours de ce travail de thèse à caractère expérimental, nous nous sommes attachés à mesurer les spectres absolus de section efficace d’absorption de nanotubes de carbone individuels placés dans différents environnements. Pour ce faire, nous avons développé un dispositif expérimental basé sur la technique de spectroscopie à modulation spatiale qui permet d’accéder de manière directe à la section efficace d’absorption de nano-objets individuels. Cette méthode ne requière aucun a priori sur les propriétés des nanotubes, et très important nous affranchit des effets d’ensemble. Ainsi, nous avons pu étudier les propriétés d’absorption de nanotubes individuels simple et double parois dans les environnements suivants : suspendus librement, agrégés en petit fagot, et déposés sur substrat. Plus précisément, l’évolution de l’absorption excitonique des nanotubes est analysée en fonction des paramètres structuraux (diamètre, nombre de parois, chiralité) et de l’environnement de ces derniers. Un autre aspect de cette thèse a pour objet l’analyse des propriétés de transport électronique des nanotubes de carbone soumis à des pressions hydrostatiques de gaz de l’ordre du gigapascal, avec la possibilité d’accéder au régime des basses températures. Ici, nous nous sommes concentrés sur l’étude de transistors à effet de champ composés de petits fagots de nanotubes de carbone contactés à leurs extrémités par des électrodes en palladium. Dans ce cadre, nous avons notamment réalisé la première observation de l’effet de blocage de Coulomb sous pression. Au final, ce travail de thèse a permis d’analyser les propriétés optiques et électroniques intrinsèques aux nanotubes de carbone et leur évolution sous l’effet de différents environnements (écrantage diélectrique, dopage chimique, contrainte mécanique et pression hydrostatique). Ce travail a pu être réalisé grâce au développement de nouvelles techniques permettant de sonder ces propriétés au niveau du nanotube individuelIn this dissertation, we report on the experimental investigation of the optical properties of single- and double-wall carbon nanotubes. Despite numerous studies performed using photoluminescence or Raman and Rayleigh scattering, knowledge of their optical response is still partial. In particular direct quantitative measurement of their absorption cross-section has not been achieved yet. Using spatial modulation spectroscopy we have determined, over a broad optical spectral range, the spectrum and amplitude of the absorption cross-section of identified individual single- and double-wall carbon nanotubes. These quantitative measurements permit the determination of the oscillator strength of the different excitonic resonances. Furthermore, investigation of the same nanotube, either a single-wall or double-wall nanotube, freestanding or deposited on a substrate shows large broadening with increase of oscillator strength of the excitonic resonances, as well as stark weakening of polarization dependent antenna effects, due to nanotube-substrate interaction. Similar study on nanotube bundles and double-wall nanotubes demonstrate the importance of inter-tube and inter-wall exciton coupling effects which seem to be of different nature in these two types of sample. The second part of this thesis studies electrical transport in carbon nanotube bundles under high pressure condition and low temperature. The behavior of nanotubebased field-effect transistors has been investigated, in the classical and Coulomb blockade regime, under gas-pressure up to 0.9 GPa. Overall, this dissertation communicates on the quantitative analysis of the absorption and electronic properties of carbon nanotubes and how they are influenced by various environmental effects such as dielectric screening, stress induced strain, hydrostatic pressure, or chemical doping. The novelty of this work is to address these issues at the single nanotube level
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Tran, Huy Nam. "Raman scattering and optical spectroscopies of individual pristine and functionalized carbon nanotubes." Thesis, Montpellier, 2015. http://www.theses.fr/2015MONTS150/document.
Full textAbstract:
Ce travail, qui concerne l’étude des nanotubes de carbone mono- et double parois, comporte deux volets distincts: (i) une compréhension des propriétés optiques et phononiques intrinsèques des nanotubes de carbone individuels, (ii) une approche expérimentale originale des propriétés des nanotubes de carbone double-parois fonctionnalisés de manières covalente et non-covalente. Concernant l’étude des propriétés intrinsèques des nanotubes de carbone individuels, des informations originales ont été obtenues en couplant des résultats de spectroscopie Raman, incluant la mesure des profils d’excitation des différents modes, avec des données d’absorption optique et de diffraction électronique. De manière générale, l’approche que nous avons développée a mis en avant la complémentarité de la spectroscopie Raman et de la diffraction électronique pour l’identification « la plus probable » de la structure de chaque tube. Parmi les résultats obtenus sur les tubes mono-paroi (SWNTs) individuels, on peut souligner la confirmation originale du caractère excitonique des transitions optiques obtenue en combinant des données d’absorption et de profils d’excitation Raman, ainsi que la mise en évidence d’un comportement inattendu des rapports d’intensité des composantes LO et TO des modes G. L’étude des nanotubes de carbone double-parois (DWNTs) individuels de structures clairement identifiées a permis de comprendre le rôle de la distance inter-tubes dans les déplacements en fréquence des modes Raman (modes de respiration (RBLM) et modes G), en associant à une distance inter-tube donnée une pression interne négative (positive) quand cette distance est supérieure (inférieure) à 0.34 nm. D’autre part, le rôle des effets d’interférences quantiques dans l’évolution avec l’énergie d’excitation des intensités des composantes LO et TO des modes G a été clairement identifié. Enfin, une attribution de l’origine des transitions optiques, mesurées par spectroscopie d’absorption, de différents DWNTs a été proposée.L’étude des propriétés de DWNTs fonctionnalisés a été réalisée en couplant des expériences de spectroscopie Raman, d’absorption UV-visible-NIR et de photoluminescence (PL), incluant les cartes d’excitation de la photoluminescence (PLE), sur des suspensions de DWNTs avant et après fonctionnalisation, (i) covalente via un groupement diazonium, (ii) covalente et non-covalente (pi-stacking) par un colorant. Ce travail présente une contribution au débat sur une question essentielle pour l’utilisation des DWNTs dans des dispositifs opto-électroniques, à savoir : « les DWNTs luminescent-ils ? Et si oui, quelle est l’origine de la luminescence ? ». La présence de photoluminescence dans nos échantillons de DWNTs est établie, et l’étude de son évolution avec différents types et degrés de fonctionnalisation démontre qu’elle ne peut provenir que des tubes internes des DWNTs (PL intrinsèque aux DWNTs), ou de SWNTs générés par l’extrusion des tubes internes de DWNTs durant la préparation des suspensions. D’autre part, on peut souligner la mise en évidence d’un transfert d’énergie du colorant vers le tube interne quand le colorant est greffé de manière covalente sur la tube externeThis work concerns the study of mono- and double-walled carbon nanotubes. It contains two distinct parts: (i) the first part is devoted to the understanding of the intrinsic optical and phonon properties of individual carbon nanotubes; (ii) the second part reports an experimental investigation of the properties of covalently and non-covalently functionalized double-walled carbon nanotubes. Concerning the study of the intrinsic properties of the individual carbon nanotubes, new information was obtained by coupling Raman spectroscopy data, including the measurement of the excitation profiles of different Raman-active modes, with optical absorption and electronic diffraction data. From a general point of view, our approach put in evidence the complementarity of the Raman spectroscopy and electronic diffraction for “the most probable” assignment of the structure of the nanotubes.Among the results obtained on individual single-walled carbon nanotubes (SWNTs), one can underline the confirmation of the excitonic character of the optical transitions by combining optical absorption and Raman excitation profiles on the same nanotubes, and the evidence of an unexpected behavior of the relative intensities of the LO and TO components of the G-modes. The study of the index-identified individual double-walled carbon nanotubes has permitted to understand the role of the inter-walls distance in the frequency shifts of the radial breathing-like modes (RBLM) and G-modes, by associating a given inter-walls distance to a negative (positive) internal pressure when this distance is larger (smaller) than 0.34 nm. On the other hand, the role of quantum interferences in the evolution with the excitation energy of the intensities of the LO and TO components of the G-modes was clearly identified. Finally, the assignment of the optical transitions, measured by absorption spectroscopy, of index-identified DWNTs was proposed.The study of the properties of functionalized DWNTs was performed by combining Raman spectroscopy, UV-visible-NIR absorption and photoluminescence (PL), including maps of photoluminescence excitation (PLE), on suspensions of DWNTs before and after functionalization: (i) covalently by using diazonium, (ii) covalently and non-covalently (pi-stacking) by using dye molecules. This work is a contribution to the debate on an essential question for the use of the DWNTs in opto-electronic devices, namely: “Do the DWNTs they luminesce? And if yes, what is the origin of the luminescence?". The presence of photoluminescence in our samples of DWNTs was established, and the study of its evolution with various kinds and degrees of functionalization states that PL can only result from inner tubes (intrinsic PL of DWNTs), or from SWNTs generated by the extrusion of the internal tubes of DWNTs during the preparation of the suspensions. On the other hand, one must emphasize the evidence of an energy transfer from the dye molecules towards the internal tube when such molecules are covalently grafted on the outer tube
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Danné, Noémie. "Etude de la structure nanométrique et de la viscosité locale de l’espace extracellulaire du cerveau par microscopie de fluorescence de nanotubes de carbone uniques." Thesis, Bordeaux, 2018. http://www.theses.fr/2018BORD0199/document.
Full textAbstract:
Le cerveau est composé de neurones et de cellules gliales qui jouent un rôle de soutien et de protection du réseau cellulaire. L’espace extra-cellulaire (ECS) correspond à l’espace qui existe entre ces cellules. Les modifications de sa structure peuvent dépendre de plusieurs paramètres comme l’âge, l’apprentissage ou les maladies neuro-dégénératives. Le volume de l’ECS correspond à environ 20$%$ du volume total du cerveau et les neurotransmetteurs et autres molécules circulent dans cet espace pour assurer une communication neuronale optimale. Cependant, les dimensions et la viscosité locale de cet espace restent encore mal-connues. L’ECS est composé entre autres de protéoglycans, de glycoaminoglycans (acide hyaluronique…) et de fluide cérébrospinal. Nous avons proposé dans cette thèse une stratégie pour mesurer les dimensions et les propriétés rhéologiques de l’espace extra-cellulaire de tranches de cerveaux de rats maintenue en vie à l’aide du suivi de nanotubes de carbone individuels luminescents. Pour ces applications, nous avons étudier la biocompatibilité et le rapport signal sur bruit de nos échantillons de nanotubes afin de les détecter en profondeur dans les tranches de cerveaux et de pouvoir mesurer leurs propriétés de diffusionThe brain is mainly composed of neurons which ensure neuronal communication and glialcells which play a role in supporting and protecting the neural network. The extracellular space corresponds to the space that exists between all these cells and represents around 20 %of the whole brain volume. In this space, neurotransmitters and other molecules circulate into ensure optimal neuronal functioning and communication. Its complex organization whichis important to ensure proper functioning of the brain changes during aging, learning or neurodegenerative diseases. However, its local dimensions and viscosity are still poorly known.To understand these key parameters, in this thesis, we developed a strategy based on the tracking of single luminescent carbon nanotubes. We applied this strategy to measure the structural and viscous properties of the extracellular space of living rodent brains slices at the nanoscale. The organization of the manuscript is as follows. After an introduction of the photoluminescence properties of carbon nanotubes, we present the study that allowed us to select the optimal nanotube encapsulation protocol to achieve our biological applications. We also present a quantitative study describing the temperature increase of the sample when laser irradiations at different wavelengths are used to detect single nanotubes in a brain slice.Thanks to a fine analysis of the singular diffusion properties of carbon nanotubes in complex environments, we then present the strategy set up to reconstruct super-resolved maps (i.e. with resolution below the diffraction limit) of the brain extracellular space morphology.We also show that two local properties of this space can be extracted : a structural complexity parameter (tortuosity) and the fluid’s in situ viscosity seen by the nanotubes. This led us to propose a methodology allowing to model the viscosity in situ that would be seen, not by the nanotubes,but by any molecule of arbitrary sizes to simulate those intrinsically present or administered in the brain for pharmacological treatments. Finally, we present a strategy to make luminescent ultra-short carbon nanotubes that are not intrinsically luminescent and whose use could be a complementary approach to measure the local viscosity of the extracellular space of the brain
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Eberhardt, Oliver, and Thomas Wallmersperger. "Molecular mechanics methods for individual carbon nanotubes and nanotube assemblies." SPIE, 2015. https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A35032.
Full textAbstract:
Since many years, carbon nanotubes (CNTs) have been considered for a wide range of applications due to their outstanding mechanical properties. CNTs are tubular structures, showing a graphene like hexagonal lattice. Our interest in the calculation of the mechanical properties is motivated by several applications which demand the knowledge of the material behavior. One application in which the knowledge of the material behavior is vital is the CNT based fiber. Due to the excellent stiffness and strength of the individual CNTs, these fibers are expected to be a promising successor for state of the art carbon fibers. However, the mechanical properties of the fibers fall back behind the properties of individual CNTs. It is assumed that this gap in the properties is a result of the van-der-Waals interactions of the individual CNTs within the fiber. In order to understand the mechanical behavior of the fibers we apply a molecular mechanics approach.
The mechanical properties of the individual CNTs are investigated by using a modified structural molecular mechanics approach. This is done by calculating the properties of a truss-beam element framework representing the CNT with the help of a chemical force field.
Furthermore, we also investigate the interactions of CNTs arranged in basic CNT assemblies, mimicking the ones in a simple CNT fiber. We consider the van-der-Waals interactions in the structure and calculate the potential surface of the CNT assemblies.
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Ohno, Yutaka, Shigeru Kishimoto, Takashi Mizutani, Toshiya Okazaki, and Hisanori Shinohara. "Chirality assignment of individual single-walled carbon nanotubes in carbon nanotube field-effect transistors by micro-photocurrent spectroscopy." American Institute of Physics, 2004. http://hdl.handle.net/2237/7002.
Full text
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Kim, Soohyung. "Transplanting assembly of individual carbon nanotubes." Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 2009. http://hdl.handle.net/1721.1/46623.
Full textAbstract:
Thesis (Ph. D.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Mechanical Engineering, 2009.Includes bibliographical references (leaves 185-192).
Handling and assembling individual nanostructures to bigger scale systems such as MEMS have been the biggest challenge. A deterministic assembly of individual carbon nanotubes by transplanting them to MEMS structures is demonstrated with a new assembly method, "transplanting assembly." This thesis describes development of a novel assembly technique by transforming individual CNTs assemblable, which enables manual, parallel or automated assembly of individual CNTs in a deterministic way. The key idea of transplanting assembly is to grow individual CNT strands on a substrate at optimal growth conditions, to encapsulate individual CNTs into micro-scale carrier blocks and to transplant them to the target locations. This new assembly method enables products such as CNT-tipped AFM probes in a predictable and repeatable manner. The major research topics discussed in this thesis are: (1) the methods to grow vertically aligned single strand CNTs at predefined locations, (2) the encapsulation method to preserve/control the orientation/exposed length of an individual CNT during transplanting, and (3) the assembly scheme to locate/release an individual CNT at the target location. An array of CNTs was grown from the nickel nano-dots, which were defined on Si substrates using electron-beam lithography followed by metal deposition and lift-off processes. Each CNT strand was embedded into a MEMS scale polymer block which serves as a CNT carrier. A double polymeric layer encapsulation was designed and implemented: the top SU-8 forms the body of the carrier while the bottom PMGI layer holds the body until the release of the carrier from the substrate and then is going to be removed to expose the CNT tip with a predefined length. A model was developed to predict mechanical behavior of individual CNTs under the flow of liquid polymers. Manual assembly of a polymer block to the end of a tipless AFM cantilever forms a CNT-tipped AFM probe, which can be accomplished in minutes without laborious weeding, trimming and welding process. The AFM scanning results confirmed the CNTtipped AFM probe's much improved imaging performance and potential for scanning soft biological samples at nanometer resolutions.
by Soohyimg Kim.
Ph.D.
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Wong, Chi-yan. "Electronic characterization of individual single-walled carbon nanotubes." Click to view the E-thesis via HKUTO, 2007. http://sunzi.lib.hku.hk/HKUTO/record/B39557042.
Full text
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Wong, Chi-yan, and 王志仁. "Electronic characterization of individual single-walled carbon nanotubes." Thesis, The University of Hong Kong (Pokfulam, Hong Kong), 2007. http://hub.hku.hk/bib/B39557042.
Full text
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Yang, Yang. "Electronic devices based on individual single wall carbon nanotubes." Thesis, University of Cambridge, 2014. https://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.708116.
Full text
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Strain, Kirsten Margaret. "Nanodeposition and plasmonically enhanced Raman spectroscopy on individual carbon nanotubes." Thesis, University of Edinburgh, 2014. http://hdl.handle.net/1842/8991.
Full textAbstract:
Single-walled carbon nanotubes (SWNTs) exhibit extraordinary properties: mechanical, thermal, optical and, possibly the most interesting, electrical. These all-carbon cylindrical structures can be metallic or semi-conducting depending on their precise structure. They have the potential to allow faster transistor switching speeds and smaller, more closely-packed interconnects in microelectronics. However, such applications are hindered by the difficulties of positioning the correct type of SWNT in a spatially precise location and orientation. In addition, greater understanding of the fundamental limits of SWNTs, such as the limit of current density, is needed for optimum operation in applications. The primary aim of this project was to increase the understanding of current density limitation by using in situ plasmonically enhanced Raman spectroscopy during electrical transport. The use of plasmonic metal nanostructures to enhance the Raman scattering should allow the acquisition of informative spectra from SWNTs away from their intrinsic resonance conditions. To achieve this aim, SWNTs must be integrated with plasmonic metal structures as well as electrical connections. This thesis presents two approaches for the integration of SWNTs with other nanometre-scaled features, in particular plasmonic nanoparticles. Fountain pen nanolithography uses a hollow nanopipette in place of the probe tip in an atomic force microscope (AFM), through which material can be delivered to a spatially precise position on a surface. Aqueous SWNT dispersion was delivered to chemically-functionalised silicon in this way, through pulled quartz pipettes with aperture diameters of 50 nm, 100 nm and 150 nm. The heights, widths and continuity of lines drawn on the surface by the nanopipette depended on the size, setpoint and lateral speed of the tip. A small bias voltage applied between the SWNT dispersion inside the pipette and the substrate allowed the deposition to be switched on or off depending on the polarity of the voltage, through the action of electroosmotic effects within the quartz capillary. The quality and density of the SWNT dispersion was found to be important for successful deposition to occur, since too low a concentration results in the lines deposited from the pipette being only surfactant but too high a concentration of bundles would quickly block the small tip of the pipette. Polarised Raman spectroscopy on SWNT deposited by fountain pen nanolithography showed that they had a high level of alignment parallel to the direction in which the pipette moved. Spherical gold nanoparticles with plasmonic properties suitable for enhancing Raman scattering were dropped onto samples containing individual SWNTs supported on a Si/SiO2 surface. Nanomanipulation with an atomic force microscope was used to push the gold nanoparticles onto the SWNTs. Raman spectra measured with and without the gold particles showed that the gold nanoparticles gave local enhancement factors of 24 for a single 150 nm nanoshell and 130 for a small cluster of 150 nm nanoshells. Polarised Raman studies on the cluster showed that the angle dependence deviated significantly from that expected of a bare SWNT. Electrical transport experiments with in situ plasmonically enhanced Raman spectroscopy may be performed on samples prepared from the methods described here. Such experiments would increase understanding of the electrical properties of SWNTs and how they relate to the vibrational and optical properties.
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Voisin, Christophe. "Propriétés Optiques des Nanotubes de Carbone." Habilitation à diriger des recherches, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00430590.
Full textAbstract:
Les nanotubes de carbone dont les deux tiers sont des semi-conducteurs à gap direct, ont des propriétés optiques originales dominées par le caractère undimensionel du confinement quantique imposé aux électrons. Ceci donne naissance à des excitons très fortement liés dont nous avons étudié la structure fine par des techniques de photoluminescence et de diffusion Rayleigh. Par ailleurs, l'étude de la dynamique des excitations élémentaires (à l'échelle sub-pico-seconde), nous a permis de mettre en évidence le rôle prépondérant des interactions avec l'environnement sur les propriétés de ces objets dont tous les atomes sont en surface. Dans une dernière partie, nous montrons comment tirer partie de cette interaction en fonctionnalisant les nanotubes avec des chromophores organiques dans le but de réaliser des dispositifs opto-électroniques de conversion d'énergie lumineuse.
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Noury, Adrien. "Photonique hybride des nanotubes de carbone." Thesis, Paris 11, 2014. http://www.theses.fr/2014PA112199/document.
Full textAbstract:
L’intégration des communications optiques sur puce offre de vastes promesses en termes de performances et de réduction de la puissance consommée, les canaux optiques ne souffrant pas des nombreuses limitations des canaux métalliques. De plus, l’information codée optiquement permet d’atteindre des débits de données élevés par le biais du multiplexage en longueur d’onde. Afin de conserver la compatibilité avec les composants électroniques, les communications et composants optiques doivent s’intégrer dans la filière silicium. Cependant, ce dernier matériau ne permet pas d’envisager la réalisation de certaines fonctions optiques, en particulier la source laser. D’autres matériaux doivent ainsi être intégrés pour suppléer au silicium. Mes travaux de thèse portent sur l’intégration de nanotubes de carbone sur plate-forme silicium pour la photonique. Dans ces travaux, le potentiel des nanotubes de carbone pour la réalisation de sources optiques intégrées est exploré. Dans un premier temps, je proposerai des pistes de compréhension de l’apparition du gain optique dans les nanotubes de carbone semiconducteurs par analyse des temps de vie des excitons, mesurés en spectroscopie pompe-sonde. Ces temps de vie sont sensiblement rallongés lorsque la centrifugation des nanotubes de carbone, au cours de l’extraction, est poussée à des vélocités et des temps plus longs. Une explication envisagée est la réduction du nombre de défauts à la surface des nanotubes, ces défauts se comportant comme des centres de recombinaison non-radiatifs. D’autre part, une méthode efficace d’intégration des nanotubes de carbone sur guide d’onde silicium a été proposée. Cette méthode robuste et permet d’observer le couplage de la photoluminescence des nanotubes de carbone avec le mode optique du guide d’onde. Afin d’obtenir une interaction exaltée entre mode optique et nanotube de carbone, le couplage entre les nanotubes et différentes cavités photoniques, incluant microdisques, cavités Fabry-Pérot et micro-résonateurs en anneau, a été étudié. L’emploi en particulier de résonateurs en anneau permet d’observer la structuration de la photoluminescence des nanotubes de carbone par les modes de résonance de l’anneau. Différentes configurations ont été étudiées afin de compléter la compréhension des mécanismes de couplage : micro-photoluminescence, photoluminescence guidée et photoluminescence intégréeOn-chip optical communication may increase drastically performances and consumption of communication systems. Indeed, optical channels do not face limitations that metallics interconnects do. Even better would be the achievable data rate due to the multiplexing possibility in optics. In order to keep compatibility with electronic devices, optical components and interconnects should be built in silicon. However, this material is not suitable for some optical function, such as laser sources. Thus, there is a need to integrate alternative materials to compensate for silicon weaknesses. My PhD work focuses on integration of carbon nanotube on silicon for photonics applications. In this work, potential use of carbon nanotube for light emission function is investigated. First, I will propose clue to understand the appearance of optical gain in semiconducting carbon nanotube. Such investigation is done by mean of pump-probe experiments, where the excitons lifetimes are measured. Those lifetimes slightly increase while centrifugation time and speed is increased, during the extraction process. A possible explanation is that defect-free carbon nanotubes are selected by the centrifugation process. In parallel, I worked on designing an efficient method to couple nanotubes photoluminescence with silicon waveguides. This method appears to be quite robust, and allows to observe coupling between the nanotube photoluminescence and the optical mode of the waveguide. In order to obtain a more intense interaction between the optical mode and carbon nanotubes, I investigated the coupling between carbon nanotubes and several photonic cavities, including microdisks, Fabry-Pérot cavities and ring resonators. Specifically, ring resonators allow to measure the photoluminescence of carbon nanotube structured by the resonant modes. Several configurations are studied to understand more in-depth the coupling mechanisms: micro-photoluminescence, guided photoluminescence and integrated photoluminescence
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Donck, Simon. "Catalyse supportée sur nanotubes de carbone." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015SACLS042/document.
Full textAbstract:
Cette thèse porte sur la catalyse supportée sur nanotubes de carbone. Plusieurs aspects ont été étudiés, électrocatalyse pour la production d'hydrogène à partir d'eau, catalyse pour la synthèse organique et électrocatalyse de la réaction de réduction de l'oxygène. Différents catalyseurs ont été synthétisés à partir d'assemblages supramoléculaires de molécules amphiphiles autour de nanotubes de carbone ou d'adhésion de molécules polyaromatiques à la surface des nanotubes et ont impliqué l'utilisation de catalyseur moléculaire ou nanoparticulaire. L'utilisation de ces catalyseurs pour les différents types de réactions mentionnés plus haut ont abouti à des résultats intéressantsThis PhD thesis deals with the catalysis supported on carbon nanotubes. Several aspects have been studied such as electrocatalysis for hydrogen production form water, catalysis for organic synthesis and electrocatalysis of the oxygen reduction reaction. Many different catalysts have been synthesized based on supramolecular assembly of amphiphilic molecules around carbon nanotubes or assembly of polyaromatic molecules at the surface of the nanotubes. These catalysts are made of metallic complexes or metallic nanoparticles. These catalysts have been successfully used to perform the reactions mentioned above
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Baillergeau, Matthieu. "Dynamique térahertz des nanotubes de carbone." Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066464/document.
Full textAbstract:
Le développement de circuits mesoscopiques avec une architecture hybride cette dernière décennie a permis d’étudier l’interaction lumière matière dans son aspect fondamental avec des photons dans le régime micro-ondes. Ces développements permettent aujourd’hui d’étudier cette interaction dans le domaine terahertz, gamme spectrale s’étendant de 0.1 THz à 10 THz (0.4 meV-41,3 meV). L’apparition de sources performantes et de méthodes de spectroscopie efficaces telles que la spectroscopie dans le domaine temporel sont des outils utilisables pour l’étude de l’interaction lumière matière dans ce domaine spectral. Dans ce travail de thèse, nous avons développé un outil afin d’étudier cette interaction dans son aspect le plus fondamental composé d’un nanotube de carbone en régime de boîte quantique et d’une cavité térahertz. Le nanotube de carbone est un élément d’autant plus adapté que sa structure électronique est régie par des énergies dont la fréquence équivalente se situe dans le terahertz. La cavité térahertz est un "split ring resonator". Le travail s’est décomposé en deux aspects, avec dans un premier temps le développement d’un banc de spectroscopie térahertz large bande (0.3 THz-20 THz) dans le domaine temporel pour l’étude des résonateurs. En utilisant un procédé original de contrôle du front d’onde d’émission de l’antenne, nous démontrons que le champ térahertz est focalisé en limite de diffraction ce qui ouvre la possibilité d’étudier des résonateurs uniques. Dans un second temps, des mesures de transport électronique ont été effectuées afin de mettre en évidence un couplage entre le résonateur et la boîte quantique. Un couplage avec un mode bosonique est observé. La conductance de ces états est modulée par la source de photons utilisée dans cette étude. Cependant, l’énergie du mode est inférieure à celle observée par les mesures de spectroscopie ne permettant pas de conclure de manière définitive sur l’origine de ce modeIn the last ten years, research has been devoted to the development of hybrid architecture mesoscopic circuit to study the ligh-matter interaction in the microwaves range. These improvements allow us to study this interaction in the terahertz range extending from 0.1 THz to 10 THz (0.4 meV - 41.3 meV). Moreover, new efficient sources and new spectroscopy schemes like time domain spectroscopy set-up are some tools that can be used to study the light-matter interaction in this range. In this work, we developed a paradigm to study the interaction in the fundamental aspect composed of a carbon nanotube in a quantum dot regime embedded in a terahertz cavity. Carbon nanotube quantum dot is well adapted because of its electronic levels which are separated by energy in the terahertz range. The cavity used for the study is a "split ring resonator". This thesis is decomposed in two parts. Firstly, we built an ultrabroadband terahertz time domain spectroscopy set-up (0.3 THz -20 THz) to study the terahertz resonators. We demonstrated that the terahertz field is focused at the diffraction limit by exciting the antenna with an original scheme based on a control wavefront. Then, electronic transport measurements have been done to highlight the coupling between the cavity and the quantum dot. A coupling with a bosonic mode is observed. The conductance of these states is modified by the source that we used in this work. However, the energy of the observed mode is lower than the fundamental energy mode of the cavity that do not allow us to conclude about the origin of this mode
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Gaufrès, Etienne. "Photonique des nanotubes de carbone sur silicium." Paris 11, 2010. http://www.theses.fr/2010PA112215.
Full textAbstract:
Depuis leur découverte, les nanotubes de carbone ont suscité un grand intérêt pour leurs propriétés électroniques et optiques. Dans ce contexte, l'objectif de la thèse a été d'étudier les propriétés optiques des nanotubes de carbone semiconducteurs pour la réalisation de composants photoniques aux longueurs d'onde des télécommunications. La première partie de la thèse a concerné l'évolution des propriétés optiques des s-SWNTs en fonction de l'environnement des nanotubes : Pour cela une méthode d'extraction des s-SWNTs a été développée en collaboration avec l'AIST Tsukuba au Japon. L'influence néfaste des nanotubes métalliques et des impuretés sur les propriétés optiques des s-SWNTs ont été mis en évidence. Les différentes caractérisations effectuées sur des couches minces hautement purifiées en s-SWNTs ont révélés une amélioration du signal de luminescence des nanotubes semiconducteurs. Ces résultats ont conduit dans une seconde partie à étudier l'émission des s-SWNTs en régime non linéaire. Un gain optique dans les nanotubes semiconducteurs a pu être ainsi démontré expérimentalement pour la première fois. La dernière partie des travaux de thèse a porté sur l'intégration optique de ces nanotubes de carbone dans des structures photoniques silicium. Ces travaux expérimentaux ouvrent la voie vers la réalisation de sources de lumière intégrées sur silicium à base de nanotubes de carbone et à plus long terme vers une nouvelle photonique à base de nanotubes de carboneSemiconducting single wall carbon nanotubes (s-SWNT) have recently attracted a lot of interest due to their tunable direct band gap, making them first-rate candidate for new optoelectronic and photonic applications at telecom wavelengths. Ln this focus, the thesis main objective was the semiconducting carbon nanotubes optical properties study as a function of environment, especially the presence of metallic nanotubes. The selective extraction of semiconducting nanotubes, performed in collaboration with AIST Tsukuba in Japan, leads to an enhancement of nanotubes' light emission and reduce optical losses. Moreover, evidences of optical gain in (8,6) et (8,7) s-SWNT were observed in highly purified semiconducting carbon nanotubes sample. Ln a second time, the optical interaction between silicon based nanostructures and carbon nanotubes as an active material was studied and the coupling of the photoluminescence into a waveguide was experimentally demonstrated. This work paves the way towards the realization of an integrated ligth source based on carbon nanotubes and on the long run, towards carbon nanotube photonics
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Gaufrès, Étienne. "Photonique des nanotubes de carbone sur silicium." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00769727.
Full textAbstract:
Depuis leur découverte, les nanotubes de carbone ont suscité un grand interêt pour leurs propriétés électroniques et optiques. Dans ce contexte, l'objectif de la thèse a été d'étudier les propriétés optiques des nanotubes de carbone semiconducteurs pour la réalisation de composants photoniques aux longueurs d'onde des télécommunications. La première partie de la thèse a concerné l'étude de la variation de l'absorption et la photoluminescence des s-SWNTs en fonction de l'environnement des nanotubes: surfactant, matrice solide, solution. A partir d'une méthode d'extraction des s-SWNTs, développée en collaboration avec l'AIST de Tsukuba au Japon, l'influence néfaste des nanotubes métalliques et des impuretés sur les propriétés optiques des s-SWNTs a également été mise en évidence. Les différentes caractérisations effectuées sur des couches minces hautement purifiées en s-SWNTs ont révélés une amélioration du signal de luminescence des nanotubes semiconducteurs d'un facteur 6. Ces résultats ont conduit dans une seconde partie à étudier l'émission des s-SWNTs en régime non linéaire. Un fort gain optique dans les nanotubes semiconducteurs a pu être ainsi démontré expérimentalement pour la première fois. La dernière partie des travaux de thèse a porté sur l'intégration de ces nanotubes de carbone dans des structures photoniques silicium. Une étude approfondie de l'absorption et de la photoluminscence des nanotubes déposés sur des guides d'onde silicium a été effectuée. Ces travaux expérimentaux ouvrent la voie vers la réalisation de sources de lumière intégrées sur silicium à base de nanotubes de carbone et à plus long terme vers une nouvelle photonique à base de nanotubes de carbone.
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Wang, Zhao. "Propriétés Electro-mécaniques des Nanotubes de Carbone." Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00352725.
Full textAbstract:
Le but de cette thèse était de modéliser la réponse mécanique de nanotubes de carbone à des champs électriques. Nous avons commencé par utiliser le potentiel AIREBO dans des simulations de dynamique moléculaire afin d'étudier l'élasticité non-linéaire et la limite de déformation en torsion de divers nanotubes, en fonction de leur longueur, rayon et chiralité. Nous trouvons notamment que le module d'Young effectif des tubes décroît d'autant plus vite que la chiralité est faible. D'autre part, nous montrons que la limite de l'énergie stockable par atome lors de la torsion d'un tube est d'autant plus grande que le diamètre est petit.Nous modélisons ensuite, de façon atomistique, la distribution surfacique de charge électrique sur des nanotubes de carbone possédant une charge nette. Nous retrouvons notamment l'effet de pointe classique avec un très bon accord quantitatif avec des résultats expérimentaux obtenus par microscopie à force électrostatique.
Par combinaison des méthodes utilisées dans les études précédentes, nous simulons la déflection de nanotubes semi-conducteurs et métalliques par un champ électrique extérieur, dans une configuration de type interrupteur moléculaire. L'effet des caractéristiques géométriques des tubes et du champ sur cette déflection ont été systématiquement étudiés.
En outre, nous avons vu que des simulations de dynamique moléculaire avec le potentiel AIREBO permettent de retrouver quantitativement les énergies expérimentales d'adsorption du benzène, du naphtalène et d'anthracène sur le graphite. Ce type de simulation nous permet d'avancer sur la voie de la compréhension de la sélectivité de l'adsorption de certaines molécules surfactantes à plusieurs cycles benzéniques sur des nanotubes de chiralité donnée.
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Lefevre, Roland. "Propriétés électromécaniques des nanotubes de carbone multiparois." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00012207.
Full textAbstract:
Dans ce travail de thèse, nous avons cherché d'une part, à répondre à la question du dimensionnement des nanosystèmes électromécaniques (NEMS) à base de nanotube de carbone (NTC) multiparois, à la fois théoriquement et expérimentalement, et d'autre part, à appliquer le savoir-faire développé à la réalisation de composants de types interrupteurs.Nous avons développé un modèle théorique pour décrire la déflexion d'un nanotube de carbone suspendu soumis à une force d'attraction électrostatique. Notre modèle montre qu'il existe une loi d'échelle reliant la déflexion électrostatique aux paramètres géométriques, électriques, et physiques des NEMS à base de NTC. Ce résultat constitue, en soi, un outil de dimensionnement pour la conception de ces dispositifs, car il permet de prédire leur comportement électromécanique sur une « large » gamme de paramètres opérationnels.
Parallèlement, nous avons mis au point des procédés de fabrication pour réaliser des nanostructures intégrant un NTC suspendu actionnable électrostatiquement. Parmi ces différentes structures, la plus simple a été utilisée pour sonder les propriétés électromécaniques des NTC multiparois. Nous avons développé une méthode basée sur l'utilisation d'un microscope à force atomique pour mesurer la déflexion en fonction de la tension électrique d'actionnement. Les résultats de ces mesures, pour différents NTC (différents diamètre et longueur), montrent clairement, et sans paramètre ajustable, l'existence de la loi d'échelle prédite par notre modèle théorique. À partir de ces mesures, nous avons extrait le module d'Young des NTC. Pour des diamètres inférieurs à 30 nm, celui-ci est constant et vaut en moyenne 400 GPa. Au-delà, nous observons une forte diminution qui pourrait s'expliquer par l'entrée dans un régime de déformation non-linéaire.
Enfin, nous montrons la réalisation d'un interrupteur électromécanique à base de NTC qui présente de bonnes caractéristiques de commutation.
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Chauveau, Vanessa. "Le pouvoir lubrifiant des nanotubes de carbone." Phd thesis, Ecole Centrale de Lyon, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00601121.
Full textAbstract:
Les exigences actuelles en terme de lubrification automobile imposent des formulations extrêmement complexes. Parmi tous les additifs présents dans l'huile, on peut noter le dithiocarbamate de molybdène et le dithiophosphate de zinc, additifs à action tribologique, à base de soufre et de phosphore. Pour des raisons environnementales, il est important de diminuer nettement voire d'éliminer la présence de ces deux éléments dans les huiles. Les matériaux à base de carbone présentent des propriétés tribologiques intéressantes mais n'ont jamais été entièrement étudiés. Dans cette étude nous nous sommes intéressés aux propriétés lubrifiantes des nanotubes de carbone (NTCs). Des nanotubes multi-parois ont été dispersés dans l'huile puis les propriétés rhéologiques et tribologiques des " nanolubrifiants " ont été étudiées. Nous nous sommes intéressés à leurs propriétés tribologiques dans deux régimes de lubrification : le régime limite et le régime élastohydrodynamique. Nous nous sommes tout d'abord focalisés sur les propriétés rhéologiques du mélange huile/NTCs.Les nanotubes de carbone possèdent une tendance à s'agréger sous la forme d'un réseau de taille micrométrique ce qui résulte en une nette augmentation de viscosité de l'huile de base. Cet effet épaississant pourrait éventuellement permettre aux NTCs de remplacer une partie de l'Améliorant d'Indice de Viscosité (AVI) habituellement additionné à l'huile de base. Néanmoins, nous avons mis en évidence un effet antagoniste avec les autres additifs de lubrification, tel que le dispersant, qui pourrait être un problème pour une telle utilisation. Nous nous sommes ensuite intéressés aux propriétés des NTCs dans le régime limite de lubrification. Les NTCs présentent des propriétés réductrices de l'usure et du frottement intéressantes sous certaines conditions. Les analyses effectuées laissent supposer un rôle du catalyseur dans le mécanisme de lubrification. Les nanotubes de carbone semblent d'un grand intérêt car, ils possèdent également des propriétés tribologiques en régime élastohydrodynamique (EHD). Le mécanisme de formation des films lubrifiants a été étudié en fonction des paramètres concentrations et vitesses d'entraînement: la propagation des agrégats de NTCs à travers le contact résulte en une augmentation locale de l'épaisseur de film lubrifiant. De plus, une réduction de frottement et un décalage dans l'apparition des premières traces d'usure ont été observés à la suite d'essais tribologiques. Le mécanisme d'action des NTCs en régime de lubrification EHD est proposé dans cette partie. Cependant, les interactions entre les NTCs et les additifs présents dans les lubrifiants entièrement formulés doivent être étudiés pour optimiser la formulation de lubrifiant à base de nanotubes de carbone.
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Wang, Zhao. "Propriétés électro-mécaniques des nanotubes de carbone." Besançon, 2008. http://www.theses.fr/2008BESA2066.
Full textAbstract:
Le but de cette thèse était de modéliser la réponse mécanique de nanotubes de carbone à des champs électriques. Nous avons commencé par utiliser le potentiel AIREBO dans des simulations de dynamique moléculaire afin d'étudier l'élasticité non-linéaire et la limite de déformation en torsion de divers nanotubes, en fonction de leur longueur, rayon et chiralité. Nous trouvons notamment que le module d'Young effectif des tubes décroît d'autant plus vite que la chiralité est faible. D'autre part, nous montrons que la limite de l'énergie stockable par atome lors de la torsion d'un tube est d'autant plus grande que le diamètre est petit. Nous modélisons ensuite, de façon atomistique, la distribution surfacique de charge électrique sur des nanotubes de carbone possédant une charge nette. Nous retrouvons notamment l'effet de pointe classique avec un très bon accord quantitatif avec des résultats expérimentaux obtenus par microscopie à force électrostatique. Par combinaison des méthodes utilisées dans les études précédentes, nous simulons la déflection de nanotubes semi-conducteurs et mé1ialliques par un champ électrique extérieur, dans une configuration de type interrupteur moléculaire. L'effet des caractéristiques géométriques des tubes et du champ sur cette déflection ont été systématiquement étudiés. En outre, nous avons vu que des simulations de dynamique moléculaire avec le potentiel AIREBO permettent de retrouver quantitativement les énergies expérimentales d'adsorption du benzène, du naphtalène et de l'anthracène sur le graphite. Ce type de simulation nous permet d'avancer sur la voie de la compréhension de la sélectivité de l'adsorption de certaines molécules surfactantes à plusieurs cycles benzéniques sur des nanotubes de chiralité donnéeThis thesis aimed at modeling the mechanical behavior of carbon nanotubes (CNTs) in electric fields. We first used molecular dynamics (MD) simulations with the AIREBO potential to study the non- linear elasticity and the torsion strength of CNTs as a function of their length, radius and helicity. We find for example, that the effective Young's modulus of a CNT decreases with a steeper slope for smaller helicities. Also, the ultimate value of the deformation energy that can be stored in CNTs is found to increase with smaller radii. Then, we modeled the distribution of electric charges on carbon nanotubes carrying a net charge. An atomic charge-dipole model regularized by convolution with a Gaussian is used. Extrapolation of our theoretical results agree quantitatively with experimental results from electrostatic force microscopy experiments. We also combined the methods used in both previous parts to simulate the deformation of nanotubes in electric fields. We demonstrate the influence of the external field, the geometry of the tube and the property of electronic transport of the tube on the electrostatic deformation. Finally, we checked that MD simulations with the AIREBO potential agree quantitatively with experiment results for the absorption of benzene, naphthalene or anthracene on graphite. We then studied the physisorption of surfactants with several benzene rings on CNTs in order to assess their efficiency for the select ion of CNTs according to their diameter or chirality
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Jourdain, Vincent. "Croissance catalytique séquentielle de nanotubes de carbone." Montpellier 2, 2003. http://www.theses.fr/2003MON20146.
Full text
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JOUGUELET, ERIC. "Proprietes electroniques des nanotubes de carbone monofeuillets." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 1999. http://www.theses.fr/1999STR13223.
Full textAbstract:
Nous nous sommes interesses aux proprietes de transport electronique du materiau volumique constitue de nanotubes de carbone. Pour un echantillon donne, la resistivite est independante de la frequence jusqu'a 10 ghz et les variations thermiques sont les memes qu'en courant continu. Ces resultats montrent que la resistivite est due a une conduction par saut a travers de faibles barrieres electriques entre nanotubes de carbone metalliques alignes (modele de sheng-kaiser). La presence de raies de resonance paramagnetique electronique, typiques d'un metal jusqu'a 4 kelvins, met experimentalement en evidence le caractere metallique du materiau. Ces raies de resonance ont ete exploitees en utilisant la theorie de dyson qui permet d'extraire de leurs analyses un temps de relaxation que l'on relie a la conductivite. Le meme traitement permet de connaitre le libre parcours moyen des electrons : il est de quelques microns. Nous avons etudie la reduction des nanotubes par des anions radicaux organiques en solution dans du thf ou le contre-ion est le lithium. Ces mesures quantitatives ont necessite une purification des materiaux issus de la methode de l'arc electrique (universite de montpellier). Le resultat le plus important est l'etablissement experimental de relations bijectives entre l'energie de fermi, la conductivite et le taux de dopage.
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Lefèvre, Roland. "Propriétés électromécaniques des nanotubes de carbone multiparois." Paris 11, 2005. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00012207.
Full textAbstract:
Nous avons cherché, d'une part, à répondre théoriquement et expérimentalement à la question du dimensionnement des nanosystèmes électromécaniques (NEMS) à base de nanotube de carbone (NTC) multiparois, et d'autre part, à appliquer le savoir-faire développé à la réalisation d'interrupteurs. Nous avons développé un modèle théorique pour décrire la déflexion d'un NTC suspendu soumis à une force d'attraction électrostatique. Ce modèle montre qu'il existe une loi d'échelle reliant la déflexion électrostatique aux paramètres géométriques, électriques, et physiques des NEMS à base de NTC. Ce résultat constitue un outil de dimensionnement pour la conception de ces dispositifs, car il permet de prédire leur comportement électromécanique sur une large gamme de paramètres opérationnels. Nous avons aussi mis au point des procédés pour fabriquer des structures intégrant un NTC suspendu actionnable électrostatiquement. La plus simple des structures a été utilisée pour sonder les propriétés électromécaniques des NTC. Nous avons développé une méthode basée sur l'utilisation d'un microscope à force atomique pour mesurer la déflexion en fonction de la tension d'actionnement. Ces mesures montrent clairement, pour différents NTC et sans paramètre ajustable, l'existence d'une telle loi d'échelle. De plus, nous en avons extrait le module d'Young des NTC. Pour des diamètres inférieurs à 30 nm il est constant et vaut en moyenne 400 GPa. Au-delà, nous observons une forte diminution qui pourrait s'expliquer par un régime de déformation non-linéaire. Enfin, nous montrons la réalisation d'un interrupteur électromécanique à base de NTC qui présente de bonnes caractéristiques de commutationIn this PhD thesis, we tackled theoretically and experimentally the problem of designing nanoelectromechanical systems (NEMS) based on multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs). Furthermore, we applied our know-how to perform components like switches. We developed a theoretical model to describe the deflection of a suspended MWCNT stressed by an attractive electrostatic force. Our model highlights a scaling law linking up the electrostatic deflection, geometrical, electrical and physical parameters of MWCNTs based NEMS. This result constitutes a practical designing tool because it predicts their electromechanical behaviour on a "large" range of operational parameters. At the same time, we developed several processes to fabricate nanostructures incorporating a suspended MWCNT electrostatically Actuated. Among these different structures, the simplest was used to develop a method for probing electromechanical properties of MWCNTs. Our method is based on atomic force microscopy measurements on a doubly clamped suspended MWCNT electrostatically deflected by a drive voltage. These measurements show clearly for different MWCNTs (different diameter and length) the existence of such scaling law in agreement with the continuum model prediction. From these results, we extracted the Young's modulus of MWCNTs. For diameters smaller than 30 nm it is constant and its average value equals 400 GPa. Above, we observed a strong decrease that could be explained by the entry in a non-linear regime of deformation. Finally, we show the realization of an electromechanical switch based on a suspended MWCNT which presents good switching behaviour
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Elgrabli, Dan. "Toxicité et pharmacocinétique des nanotubes de carbone." Paris 7, 2008. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00347713.
Full textAbstract:
Les nanotubes de carbone (NTC) sont difficilement détectables dans les matrices biologiques. Ceci rend l'étude de leur toxicité et de leur biodistribution plus difficile. Lors de ce travail, nous avons étudié la toxicité ainsi que la biodistribution et la clairance d'un CNT multifeuillet (MWCNT) en utilisant le nickel, une impureté métallique présente dans le nanotube étudié. Après une unique instillation intratrachéale de 100 jig de MWCNT, nos résultats ne montrent ni inflammation, ni lésions pulmonaires ni modifications des paramètres physiologiques pulmonaires. De plus, l'absence de passage de la barrière alvéolo-capillaire et la mise en place d'un long mécanisme de clairance a été observée dans le poumon. Afin de mieux comprendre ce mécanisme et à l'aide de la microscopie électronique et de la spectroscopie infrarouge, nous avons montré que les MWCNT sont chimiquement modifiés et sont clivés dans le poumon. Ces résultats, ainsi que l'étude de la phagocytose des MWCNT et de l'apoptose des macrophages alvéolaires, ont permis d'émettre l'hypothèse d'un mécanisme de clairance selon laquelle l'élimination des MWCNT dans le poumon serait liée à la phagocytose, l'apoptose, la dégradation de MWCNT par les macrophages alvéolaires puis la phagocytose de cellules apoptotiquesConstituted only by carbon atoms, carnon nanotubes (CNT) are hydrophobic and hardly détectable in biological tissues. These properties make biokinetics and toxicology studies more complex. In this work, we propose to study the toxicological effect of a multi walled CNT (MWCNT) and a method to investigate the biopersistance of CNT in organism, based on detection of nickel, a metallic impurity present in the MWCNT we investigated. Our results, in rats that received 100 fig of MWCNT by a unique intratracheal instillation, reveal mat MWCNT do not induce histopathological lesions, modifications of physiological pulmonary parameters and inflammation. Moreover, MWCNT do not significantly cross the pulmonary barrier and can be eliminated by a slow mechanism. Using electonic macroscopy and infrared spectroscopy, we showed that MWCNT may be cleaved and chemically modified in the lung. Analyses of MWCNT hing clearance mechanism lead us to propose a hypothesis based on the phagocytosis, apoptosis of alveolar macrophages, possible degradation of MWCNT by alveolar macrophages, and elimination of apoptotic cells
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Benoit, Jean-Michel. "Transport et propriétés vibrationnelles des nanotubes de carbone et composites polymère - nanotubes." Nantes, 2001. http://www.theses.fr/2001NANT2045.
Full textAbstract:
Les nanotubes de carbone, nouvelle forme allotropique du carbone, sont promis à un bel avenir grâce à leurs propriétés exceptionnelles (électroniques, mécaniques. . . ), notamment pour les applications dans les nanotechnologies. L'objectif de cette thèse vise à élucider les mécanismes de transport électrique et les propriétés vibrationnelles de ces nanotubes de carbone. Dans un premier temps, l'étude des nanotubes multifeuillets par spectroscopie Raman a permis de mettre en évidence des modes de phonons de basse énergie, modes de vibration déjà observés pour les nanotubes monofeuillets. Nous montrons que ces modes sont intrinsèques à chacun des feuillets constituant le nanotube et que leur énergie de vibration résulte du couplage entre les différents feuillets. .
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Schild, Jérémy. "Catalyseurs supportés sur nanotubes de carbone pour la production d’énergies bas carbone." Thesis, université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPASF021.
Full textAbstract:
Cette thèse porte sur l’immobilisation de catalyseurs moléculaires à la surface de nanotubes de carbone. Différentes stratégies ont été utilisées, à l’aide de molécules amphiphiles comprenant un motif di-acétylènique ou à l’aide de molécules amphiphiles polyaromatiques comprenant un motif pyrène. Ces assemblages ont été caractérisés par électrochimie dans différentes conditions afin d’évaluer les performances en oxydation d’hydrogène. L’assemblage utilisant un motif polyaromatique a ensuite été introduit en dispositif de pile complète avec électrolyte afin de caractériser les performances de la pile, avec et sans platine. Les résultats obtenus sont prometteurs et permettent une nouvelle vision de l’optimisation des électrodesThis thesis deals with the immobilization of molecular catalysts on the surface of carbon nanotubes. Different means have been used, using amphiphilic molecules containing a diacetylenic moiety and using polyaromatic amphiphilic molecules containing a pyrene moiety. These assemblies have been characterized by electrochemistry under different conditions in order to characterize the performances in hydrogen oxidation. The assembly using a polyaromatic moiety was then introduced as a complete fuel cell device with electrolyte to characterize the performance of it, with and without platinum. The results obtained are promising and allow a new vision of electrode optimization
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Chai, Guangyu. "INDIVIDUAL CARBON NANOTUBE PROBES AND FIELD EMITTERS FABRICATION AND T." Doctoral diss., University of Central Florida, 2004. http://digital.library.ucf.edu/cdm/ref/collection/ETD/id/3267.
Full textAbstract:
Since the discovery of carbon nanotubes (CNT) in 1999, they have attracted much attention due to their unique mechanical and electrical properties and potential applications. Yet their nanosize makes the study of individual CNTs easier said than done. In our laboratory, carbon fibers with nanotube cores have been synthesized with conventional chemical vapor deposition (CVD) method. The single multiwall carbon nanotube (MWNT) sticks out as a tip of the carbon fiber. In order to pick up the individual CNT tips, focused ion beam (FIB) technique is applied to cut and adhere the samples. The carbon fiber with nanotube tip was first adhered on a micro-manipulator with the FIB welding function. Afterwards, by applying the FIB milling function, the fiber was cut from the base. This enables us to handle the individual CNT tips conveniently. By the same method, we can attach the nanotube tip on any geometry of solid samples such as conventional atomic force microscopy (AFM) silicon tips. The procedures developed for the FIB assisted individual CNT tip fabrication will be described in detail. Because of their excellent electrical and stable chemical properties, individual CNTs are potential candidates as electron guns for electron based microscopes to produce highly coherent electron beams. Due to the flexibility of the FIB fabrication, the individual CNT tips can be easily fabricated on a sharpened clean tungsten wire for field emission (FE) experimentation. Another promising application for individual CNT tips is as AFM probes. The high aspect ratio and mechanical resilience make individual CNTs ideal for scanning probe microscopy (SPM) tips. Atomic force microscopy with nanotube tips allows us to image relatively deep features of the sample surface at near nanometer resolution. Characterization of AFM with individual CNT tips and field emission properties of single CNT emitters will be studied and presented.Ph.D.
Department of Physics
Arts and Sciences
Physics
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Vieux, Florent. "Qualité nutritionnelle et impact carbone des choix alimentaires individuels : le cas Français." Thesis, Aix-Marseille, 2012. http://www.theses.fr/2012AIXM5056.
Full textAbstract:
La santé et l'environnement sont, avec l'économie et le social, deux piliers de l'alimentation durable dont la convergence est discutée. On peut les estimer respectivement à travers la qualité nutritionnelle et l'impact carbone. Dans le cadre de ce travail de thèse, nous proposons d'appréhender la problématique de la convergence nutrition-environnement en adoptant deux approches différentes. Tout d'abord, nous avons estimé la conséquence, sur l'impact carbone de l'alimentation, d'une modification de choix alimentaires individuels. Puis, en classant les individus en fonction de la qualité nutritionnelle de leur alimentation, nous avons estimé si l'impact carbone était différent en fonction de cette qualité nutritionnelle. Premièrement, nous avons montré que la modification des choix alimentaires ne peut s'avérer être une stratégie de réduction majeure de l'impact carbone associé à l'alimentation. Deuxièmement, le niveau d'impact carbone ne diffère que très peu en fonction de la qualité nutritionnelle de l'alimentation. Une bonne qualité nutritionnelle semble même associée à un plus fort impact carbone. Les résultats conduisent à remettre en question l'idée communément relevée dans la littérature qu'il existerait une convergence "naturelle" dans le domaine de l'alimentation entre la promotion de la santé publique et la protection de l'environnement. Notre approche est originale, car nous avons pris en compte la variabilité de l'alimentation réelle des individus, et que nous avons estimé avec précision la qualité nutritionnelle de leur alimentation. Cette thématique constitue un vaste champ de recherches qu'il convient de défricher de façon urgenteHealth and environment are, with economy and social concerns, two pillars of food sustainability whose compatibility is discussed. They can be estimated through nutritional quality and carbon footprint respectively. In this thesis, we propose to analyze the convergence between nutrition and environment by adopting two different approaches. First, we have estimated the effect of modifying individual food choices on diet-related carbon footprint. Second, by classifying the individuals based on the nutritional quality of their diet, we compared the diet-related carbon footprint among the classes of individuals. First, we have shown that changes in food choices may not be an efficient strategy for reducing the diet-related carbon footprint. Second, the level of carbon footprint did not differ much according to the nutritional quality of diets. A high quality diet even seems associated with a higher carbon footprint.The results lead to question the idea commonly found in the food and nutrition literature that there is a “natural” convergence between promotion of public health and environmental protection. Our approach is original because we have taken into account the variability of realistic individual food consumptions and we estimated the nutritional quality of diets with precision. This topic is a vast field of researches which has to be explored urgently
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Elgrabli, Dan. "Toxicité et clairance pulmonaires des nanotubes de carbone." Phd thesis, Université Paris-Diderot - Paris VII, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00347713.
Full textAbstract:
Les nanotubes de carbone (NTC) sont difficilement détectables dans les matrices biologiques. Ceci rend l'étude de leur toxicité et de leur biodistribution plus difficile. Lors de ce travail, nous avons étudié, dans un premier temps, l'effet de l'albumine sérique de veau (BSA) sur la dispersion des NTC puis dans un second temps, la toxicité, la biodistribution ainsi que la clairance d'un NTC multi-feuillet (MWCNT) chez le rat en utilisant le nickel, une impureté métallique présente dans le nanotube étudié. Après une unique instillation intratrachéale de 100 μg de MWCNT, nos résultats ne montrent ni inflammation, ni lésions pulmonaires, ni modifications des paramètres physiologiques pulmonaires. De plus, l'absence de passage de la barrière alvéolo-capillaire et la mise en place d'un long mécanisme de clairance ont été observées dans le poumon. Afin de mieux comprendre ce mécanisme et à l'aide de la microscopie electronique et de la spectroscopie infrarouge, nous avons montré que les MWCNT sont chimiquement modifiés et sont clivés dans le poumon. Ces résultats, ainsi que l'étude de la phagocytose des MWCNT et de l'apoptose des macrophages alvéolaires, ont permis d'émettre l'hypothèse d'un mécanisme de clairance selon laquelle l'élimination des MWCNT dans le poumon serait liée à la phagocytose, l'apoptose, la dégradation de MWCNT par les macrophages alvéolaires puis la phagocytose de cellules apoptotiques.
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Bourlon, Bertrand. "Physique Interfeuillet dans les Nanotubes de Carbone Multifeuillets." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011132.
Full textAbstract:
Cette thèse a pour objet l'étude expérimentale des propriétés électroniques et mécaniques des nanotubes de carbone multifeuillets. Cela nécessite de trouver des méthodes pour mesurer le courant dans les feuillets internes ou encore sonder les propriétés électroniques/mécaniques interfeuillets. L'accès à ces informations reste cependant difficile car les électrodes ne sont en contact direct qu'avec le feuillet externe. Dans le régime linéaire, à basse tension, des mesures de résistance quatre points montrent qu'essentiellement deux feuillets participent à la conduction, et donnent accès à la première mesure de la conductance interfeuillet. A haute tension, une technique permettant d'enlever un à un les différents feuillets met en évidence qu'une majorité de feuillets transportent, selon leur géométrie, un courant de saturation compris entre 10 et 60 microampères. Ceci montre une faible variation du nombre de modes transportant du courant, en bon accord avec un mécanisme tunnel Zener entre sous-bandes non croisées. Enfin, cette technique est utilisée afin de mesurer le frottement mécanique entre deux feuillets en rotation. Pour cela, un nouveau type de nano-système électromécanique a été fabriqué, représentant une première étape pour la réalisation d'un nano-moteur.
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izard, nicolas. "Nanotubes de Carbone : Systèmes pour la limitation optique." Phd thesis, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00007769.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse s'intéresse à la préparation et à l'étude de systèmes limiteurs optiques avec des suspensions de nanotubes de carbone. Divers échantillons de nanotubes, sous forme de poudres et de suspensions, ont été caractérisés avec soin par différentes techniques spectroscopiques. Une étude Raman complète a en particulier été menée. Un décalage systématique des pics RBMvers les hautes fréquences est mis en évidence lors de la mise en suspension. Ce décalage est attribué à une modification des interactions nanotubes-environnement.
L'étude des propriétés de limitation optique des suspensions de nanotubes constitue le coeur de ce travail de thèse. Nous avons étudié l'influence de la structure des nano-objets sur les performances de limitation optique, démontrant l'importance du diamètre des nano-objets, ainsi que l'effet de la structure
électronique des nanotubes. Nous avons amélioré les performances des suspensions en proposant et validant un nouveau concept : la combinaison de deux matériaux non-linéaires, nanotubes et absorbeurs à deux photons au sein de la même cellule. Le système ainsi conçu présente des propriétés de limitation optique
large bande, spectrale et temporelle, fortement améliorées dans le régime nanoseconde, se rapprochant des performances requises pour une application opérationnelle.
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Lauret, Jean-Sébastien. "Etude des propriétés optiques des nanotubes de carbone." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00004218.
Full textAbstract:
Cette thèse est consacrée à l'étude des propriétés optiques des nanotubes de carbone mono-paroi. Dans un premier temps, la spectroscopie d'absorption a été utilisée comme un outil de caractérisation des différents échantillons. En effet, l'énergie de la transition entre la première paire de singularités de Van-Hove étant proportionnelle à l'inverse du diamètre, la spectroscopie d'absorption donne une mesure du diamètre moyen ainsi que de la largeur de la distribution en diamètre.
Nous avons étudié les conditions d'observation d'un signal de photoluminescence au niveau du gap des nanotubes semi-conducteurs. Pour observer ce signal, les nanotubes doivent être isolés, en les mettant convenablement en suspension par exemple. Les expériences de photoluminescence sélective en longueur d'onde ont montré que les structures observées dans les spectres peuvent être attribuées aux différentes chiralités présentes dans l'échantillon. Elles ont également permis d'évaluer la largeur homogène de la transition fondamentale (environ 20 meV). Enfin, la spectroscopie d'excitation de la photoluminescence a permis de déterminer la chiralité des différents nanotubes présents dans nos échantillons.
Dans un deuxième temps, la dynamique des porteurs de charge dans les nanotubes de carbone a été étudiée à l'aide d'expériences de type pompe-sonde. Cette étude réalisée sur des nanotubes déposés sur un substrat et agrégés en corde a montré l'existence d'un couplage tunnel entre les nanotubes semi-conducteurs et les nanotubes métalliques au sein d'une corde. L'existence de ce couplage ainsi que la brièveté des temps de relaxation (picoseconde) expliquent l'absence de signal de photoluminescence sur ce type d'échantillon. La comparaison faite avec les données obtenues sur les échantillons de nanotubes isolés montre une augmentation d'un ordre de grandeur des temps de relaxation, ce qui est en accord avec l'apparition d'un signal de photoluminescence observable sur ces échantillons. L'étude de la réponse non-linéaire hors résonance a mis en évidence la dynamique du plasmon de surface des nanotubes. Elle a également permis d'interpréter le fond d'absorption sur lequel sont superposées les raies dues aux transitions inter-bandes comme la queue basse énergie de la résonance plasmon de surface. Enfin, la susceptibilité non-linéaire d'ordre trois des nanotubes a pu être évaluée. La comparaison entre le facteur de mérite des nanotubes et celui d'autres matériaux étudiés en vue d'une application en optique non-linéaire a montré que les nanotubes de carbone semblent posséder des propriétés intéressantes pour ce type d'applications.
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Michardière, Anne-Sophie. "Microélectrodes de nanotubes de carbone pour conversion d'énergie." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00998377.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse présente une nouvelle classe de microélectrodes de fibres de nanotubes de carbone (NT). Celles-ci sont réalisées par un filage en voie humide autorisant l'inclusion d'additifs au sein des fibres afin d'adapter leur formulation. Ainsi, le développement d'électrodes incluant la bilirubine oxydase (BOD) pour biopile enzymatique a permis d'obtenir un haut courant de réduction à l'aide d'un transfert d'électrons direct entre BOD et NT. Egalement, des actionneurs électromécaniques incluant une faible quantité de PVA réticulé sont proposés. De telles fibres génèrent une grande contrainte et présentent un temps de réponse court lorsqu'une faible tension leur est appliquée. La mobilité des NT les uns par rapport aux autres au sein de celles-ci a été réduite. Cette dernière est présente dans tout actionneur en NT et génère du fluage et une relaxation de contrainte de ces matériaux limitant ainsi leurs performances. Ces travaux ouvrent de nombreuses voies pour de nouvelles microtechnologies de conversion d'énergie, notamment appliquées au médical ou dans la micro-robotique.
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Michardière, Anne-Sophie. "Microélectrodes de nanotubes de carbone pour conversion d’énergie." Thesis, Bordeaux 1, 2013. http://www.theses.fr/2013BOR14890/document.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse présente une nouvelle classe de microélectrodes de fibres de nanotubes de carbone (NT). Celles-ci sont réalisées par un filage en voie humide autorisant l’inclusion d’additifs au sein des fibres afin d’adapter leur formulation. Ainsi, le développement d’électrodes incluant la bilirubine oxydase (BOD) pour biopile enzymatique a permis d’obtenir un haut courant de réduction à l’aide d’un transfert d’électrons direct entre BOD et NT. Egalement, des actionneurs électromécaniques incluant une faible quantité de PVA réticulé sont proposés. De telles fibres génèrent une grande contrainte et présentent un temps de réponse court lorsqu’une faible tension leur est appliquée. La mobilité des NT les uns par rapport aux autres au sein de celles-ci a été réduite. Cette dernière est présente dans tout actionneur en NT et génère du fluage et une relaxation de contrainte de ces matériaux limitant ainsi leurs performances. Ces travaux ouvrent de nombreuses voies pour de nouvelles microtechnologies de conversion d’énergie, notamment appliquées au médical ou dans la micro-robotiqueThis PhD work presents a new class of carbon nanotubes (NT) fibers microelectrodes. These fibers are produced by a wet spinning process which enables the inclusion of additives within the fibers in order to adapt their formulation. Thus, new microelectrodes for enzymatic biofuel cells that comprise bilirubin oxidase (BOD) have been realized in a one step process and enable a direct electron transfer process between the enzyme and NT at a high potential with a high reduction current. Furthermore, we also developed new NT microfibers including a small quantity of chemically crosslinked PVA for electrochemical actuators. They generate a large stress and a short response time when stimulated by a low voltage in an aqueous electrolyte. Moreover, the CNT mobility within these fibers is greatly reduced. The latter is present in any CNT actuator and induces creep and stress relaxation of these material prohibiting the possibility to obtain high actuating performances. The present results open routes towards the development of novel technologies for energy conversion potentially useful in micro-devices, biomedical applications and micro-robotics
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Banoukepa, Gilles de Roméo. "Electrodes en nanotubes de carbone pour l’optoélectronique organique." Limoges, 2010. http://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/a3c331df-e597-4150-8b2c-71d539f4c041/blobholder:0/2010LIMO4073.pdf.
Full textAbstract:
Les électrodes en nanotubes de carbones (NTC) sont pressenties comme une alternative à l’ITO (Indium Tin Oxyde) pour la conception de composants optoélectroniques. L’étude à porté sur la maîtrise de l’élaboration de ces électrodes dans le but de les utiliser dans des cellules solaire organiques ou des OLEDs. La première technique employée consiste en une simple filtration d’une solution contenant les NTCs suivi d'un simple recuit dans une étuve. Les films ainsi réalisés ont présenté de bonnes caractéristiques optiques et électriques. Nous avons développé une technique de caractérisation de la morphologie des films de NTC en utilisant la spectroscopie Raman qui nous a permis de quantifier la part de NTC métalliques dans les films transparent. De meilleures performances optoélectroniques ont été par la suite obtenues avec des électrodes nano-composites NTC-PEDOT:PSS. La mesure de la conductivité continue σdc du PEDOT:PSS dopé avec des NTC montre une augmentation de 1 à 3 ordres de grandeur par rapport à la σdc initiale du PEDOT:PSS. Ces électrodes présentent une conductivité et une transmission optique qui permet d’envisager la réalisation d’OLED. Avec les bons ratios de SWNTs nous avons pu montrer que le rendement lumineux de l’électrode SWNT-PEDOT:PSS pouvait être meilleur que celui de l’électrode d’ITO et d'une utilisation plus aisée sur des supports souples. C’est pourquoi l’application de ce type d’électrode dans des dispositifs électroniques souples est un enjeu technologique et énergétique ambitieux pour les prochaines générations de composants électroniquesIn this work, we have investigated the use of carbon nanotubes (CNTs) as a potential replacement for the ITO (indium tin oxide) electrode in organic optoelectronic devices namely organic light emitting diodes (OLEDs) and solar cells. We used different electrode preparation techniques depending on the type of characterization to be performed. In the first method, the CNT solution was filtered then used to fabricate films which were dried and annealed in a vacuum oven. The resulting films exhibit good optical and electrical characteristics. For morphological studies, we have developed a new characterization method using Raman spectroscopy which allowed us to quantify the metallic CNTs into the transparent film. Our study has shown that CNT-PEDOT:PSS nanocomposite films yield the best optoelectronic performance. Room temperature DC conductivity (σdc) of the single wall nanotube (SWNT)-based composite is 1 to 3 orders of magnitude higher than that of pristine PEDOT:PSS. To assess the performance of our optimized electrodes, with respect to electrical and optical characteristics in optoelectronic devices, we fabricated and characterized OLEDs. We demonstrated that the luminous efficiency is better than that of ITO-based devices and more suitable for flexible devices, which thus far proved to be a challenge with ITO
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Bendiab, Nedjma. "Structure et vibrations des nanotubes de carbone intercalés." Montpellier 2, 2003. http://www.theses.fr/2003MON20050.
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Chancolon, Jérôme. "Remplissage des nanotubes de carbone : effet du confinement." Orléans, 2004. http://www.theses.fr/2004ORLE2068.
Full textAbstract:
Afin de synthétiser des nanocomposites de nouvelle génération à propriétés spectaculaires, le remplissage des nanotubes de carbone s'est considérablement développé au cours de cette dernière décennie. Au cours de cette étude, nous avons tout d'abord mis au point une technique de remplissage contrôlé des nanotubes de carbone par des éléments en phase vapeur. Cette méthode nous a permis de remplir les nanotubes avec plusieurs semi métaux et plus particulièrement le sélénium. Grâce à la bonne mouillabilité entre le sélénium et les nanotubes, le semi métal a pu être introduit par condensation capillaire dans divers types de nanotubes. La suite de l'étude a consisté à déterminer l'effet du confinement sur les caractéristiques du sélénium. Nous avons montré qu'en milieu peu confiné (nanotubes de 200 nm de diamètre), le sélénium conservait des caractéristiques semblables au sélénium massif alors qu'en milieu très confiné (nanotubes de diamètre inférieur à 2 nm), il présentait des propriétés, notamment structurales, très différentes.