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Agenda


Soutenance de thèse

Synthèse en flux continu de nanocristaux de semi-conducteurs

Jeudi 23 février 2023 à 14:00, Bâtiment GreEn-ER, amphi 2A006, 21 avenue des Martyrs, Grenoble

Publié le 23 février 2023
Ranjana Yadav
Systèmes Moléculaires et nanoMatériaux pour l'Energie et la Santé, Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble
Les nanocristaux semi-conducteurs colloïdaux (quantum dots, QDs) présentent des propriétés photophysiques uniques telles qu'une fluorescence étroite et ajustable avec la taille, une absorption large bande et une photostabilité élevée. Ils sont utilisés dans diverses applications telles que l'imagerie et la détection biologiques ou comme convertisseurs de couleurs dans les écrans et les téléviseurs. Les QDs de phosphure d'indium (InP) ont été identifiés comme le candidat le plus prometteur pour remplacer les QDs toxiques à base de cadmium. Dans cette thèse, nous avons développé la synthèse en flux continu de QDs à base de phosphure d'indium. La synthèse en flux continu présente de nombreux avantages par rapport à la synthèse conventionnelle par batch en raison des meilleurs transferts de masse et de chaleur dans les réacteurs tubulaires et de la meilleure reproductibilité liée au système automatisé. Une nouvelle voie de synthèse en flux continu a été développée pour préparer des QDs d'InP en utilisant de la tris(oleylamino)phosphine comme précurseur de P dans un solvant non-coordonnant. En parallèle, une nouvelle approche synthétique reposant sur l'utilisation d'halogénures d'indium (I) a été développée, qui agissent à la fois comme source d'indium et comme agent réducteur pour l'aminophosphine. Cette voie de réaction a donné accès à des QDs d’InP de grande taille, présentant une distribution de taille étroite et la possibilité d’ajuster la position du pic excitonique de 450 nm à 700 nm. Des études cinétiques utilisant la RMN du phosphore ont révélé la contribution de deux voies de réduction différentes de l'aminophosphine transaminée. Pour améliorer le rendement quantique de photoluminescence (RQ), deux méthodes ont été suivies. i) La surface des QDs d'InP a été attaquée chimiquement à température ambiante en utilisant du HF généré in-situ, ce qui a permis d'obtenir un RQ de 79%. ii) Des QDs cœur/coquille InP/ZnS ont été développés par croissance du ZnS sur les QDs coeur d'InP à basse température. Cette méthode est compatible avec la synthèse en flux continu et a été utilisée pour préparer des QDs InP/ZnS fortement luminescents à l'échelle du gramme de manière entièrement automatisée. Pour réduire davantage la largeur de raie d'émission des QDs d’InP, la synthèse de nanoplaquettes cœur/coquille ZnSe/InP a été explorée. La surface des nanoplaquettes de ZnSe servant de support pour la croissance de l'InP a été activée par différentes méthodes. Enfin, l'utilisation d'une coquille amorphe a été étudiée pour améliorer les propriétés d'émission des QDs d'InP, ce qui a conduit à la découverte de nanocristaux présentant une forte émission bleue.