Institut des
NanoSciences de Paris
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Soutenance de thèse de Syou-P’heng Do - Mardi 15 janvier 2019 à 14 h 30

Syou-P’heng Do, doctorant dans l’équipe Physico-chimie et dynamique des surfaces, soutient sa thèse le mardi 15 janvier 2019 à 14 h 30.

INSP - Sorbonne Université - 4 place Jussieu - 75005 Paris - Barre 22-23, 3e étage, salle 317

Composites cristaux liquides/nanoparticules, synergies entre matière molle et propriétés et propriétés électroniques de nanoparticules

JPEG Légende : Image de microscopie optique en analyseur/polariseur croisés d’un film de stries huileuses. L’orientation des molécules est indiquée par le vecteur directeur n en rouge

Résumé

Nous étudions dans cette thèse les processus fondamentaux à l’œuvre dans les phénomènes responsables de l’auto-organisation de nanoparticules d’or induite par la présence des défauts topologiques d’un cristal liquide, ce qui nous amène à révéler en même temps la structure précise des auto-organisations de nanoparticules et des défauts topologiques. Nous préparons des films cristaux liquides (environ 200 nm d’épaisseur) formant des réseaux de lignes de défauts (en particulier dislocations) parfaitement orientées. Ces défauts sont capables de piéger des nanoparticules de 4 à 9 nm de diamètre et d’induire une organisation en chaînes orientées dans la direction des défauts. Cet arrangement de nanoparticules d’or entraîne une anisotropie de la réponse optique (résonance plasmon) associée à un couplage électromagnétique dans la direction des chaînes qui permet de contrôler les propriétés d’extinction avec la polarisation de la lumière. Une évolution de ces chaînes par augmentation de la concentration en nanoparticules vers des monocouches hexagonales dont la direction dense (10) est imposée par celle des défauts linéaires a été mise en évidence, suggérant une croissance autour des chaînes. Par ailleurs, nous avons observé une compression des nanoparticules dans les chaînes et les structures 2D que nous interprétons à l’aide d’un modèle tenant compte du désordre induit par les nanoparticules dans le cristal liquide. Ce modèle est construit autour d’une nouvelle détermination de la structure de la matrice smectique par diffraction des rayons X au synchrotron avec un joint de grain tournant qui présente deux lignes de dislocation de vecteur de Burgers 4 et 6 au sommet et une autre de vecteur 2 au niveau du substrat dont nous déterminons les déformations élastiques induites sur les couches. Enfin, nous démontrons qu’il est possible de modifier l’auto-assemblage des nanoparticules par traitement thermique grâce à la présence de la transition de phase smectique/nématique. Joyeux Noël,

Liquid crystal/nanoparticles composites : Synergies between soft matter and electronic properties of nanoparticles

Abstract

In this thesis we study the fundamental processes at work in the phenomena responsible for the self-organization of gold nanoparticles induced by the presence of topological defects of a liquid crystal, which leads us to reveal at the same time the precise structure of nanoparticle self-organizations and topological defects. These defects are capable of trapping nanoparticles 4 to 9 nm in diameter and inducing an organization into chains oriented in the direction of the defects. This arrangement of gold nanoparticles results in an anisotropy of the optical response (plasmon resonance) associated with electromagnetic coupling in the direction of the chains, which allows the extinction properties to be controlled with the polarization of light. An evolution of these chains by increasing the concentration of nanoparticles towards hexagonal monolayers whose dense direction (10) is imposed by that of linear defects has been highlighted, suggesting a growth around the chains. In addition, we have observed a compression of nanoparticles in the chains and in the 2D structures that we interpret using a model built around a new determination of the structure of the smectic matrix. Using synchrotron X-ray diffraction we have indeed established the presence of a rotating grain boundary that has two dislocation lines of Burgers vectors 4 and 6 at the top and another dislocation lines of Burgers vector 2 close to the substrate whose induced elastic deformations on the smectic layers have been determined. Finally, we demonstrate that it is possible to modify the self-assembly of nanoparticles by heat treatment.

Jury

  • Philippe Barois, Directeur de recherche, rapporteur
  • Fabienne Testard, Ingénieure CEA, rapportrice
  • David Babonneau, Directeur de recherche, examinateur
  • Doru Constantin, Chargé de recherche, examinateur
  • Juan de Pablo, Professeur, examinateur
  • Régine Perzynski, Professeure, examinatrice
  • Emmanuelle Lacaze, Directrice de recherche, Directrice de thèse