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Accueil > Groupes scientifiques > Chimie du Solide > Nano-objets fonctionnels

Nanoparticules anisotropes.

par Anne-Marie - publié le , mis à jour le

Participants :

Elodie Chaudan (thèse), Khalid Lahlil, Jacques Peretti, Thierry Gacoin, Jongwook Kim

Publications :

- [1] Kim, J. et al. LaPO4 mineral liquid crystalline suspensions with outstanding colloidal stability for electro-optical applications. Adv. Funct. Mater. (2012) 22, 4949-4956 Retour ligne manuel
- [2] Kim, J. et al. Optimized combination of intrinsic and form birefringence in oriented LaPO4 nanorod assemblies. Appl. Phys. Lett. (2014) 105, 061102 Retour ligne manuel
- [3] Kim, J. et al. Optically anisotropic thin films by shear-oriented assembly of colloidal nanorods Adv. Mater. 25, (2013) 3295-3300

La synthèse et l’assemblage de nano-objets anisotropiques sont des étapes-clef pour le développement de matériaux fonctionnels aux propriétés physiques anisotropes, telles que la biréfringence, le ferromagnétisme ou la luminescence polarisée. De plus, le contrôle dynamique d’une structure organisée à l’état de matière molle est stimulant et prometteur pour des applications de systèmes commutables. Le travail de notre équipe repose sur la synthèse de nanocristaux fonctionnalisés présentant une forte anisotropie cristalline et morphologique, ainsi que sur l’exploitation de leur capacité d’auto-organisation spontanée pour obtenir des propriétés anisotropiques collectives.

Figure 1. Liquid crystalline phase behaviour of colloidal
LaPO4. [1] nanorods1
Figure 2. Thin film retardation plate made by shear-directed assembly of LaPO4 nanorods [3].

Nous synthétisons par exemple des suspensions colloïdales ultra-stables de nanobâtonnets monocristallins de LaPO4, qui montrent un comportement remarquable de cristal liquide. Nous étudions les propriétés optiques anisotropes issues de l’anisotropie cristalline intrinsèque et de l’organisation de ces structures1. Dans notre système, les nanobâtonnets colloïdaux s’auto-assemblent en phase cristal liquide nématique ou colonnaire grâce aux interactions de surface répulsives, ce qui concorde avec le modèle théorique d’Onsager sur les « bâtonnets durs ». L’orientation des nanobâtonnets de LaPO4, que ce soit en phase organisée (nématique ou colonnaire) ou en phase isotrope peut être contrôlée par l’application d’un champ électrique extérieur, ce qui conduit à l’apparition d’une biréfringence commutable[1,2]. La valeur élevée de la constante Kerr (BKerr) obtenue avec ce comportement cristal liquide permet d’envisager l’utilisation de ces suspensions dans des appareils électro-optiques (par exemple pour des affichages cristaux liquides) avec des sources lumineuses de forte puissance, comme les lasers. La suspension de nanobâtonnets en phase gel-nématique montre également une transition rapide sol-gel lorsqu’elle est soumise à du cisaillement (propriété de thixotropie). Nous exploitons cette transition de phase pour déposer des films minces de nanobâtonnets parfaitement orientés3. Les contributions de la biréfringence de forme et de la biréfringence cristalline intrinsèque au LaPO4 s’ajoutent et conduisent à une valeur de biréfringence du film mince élevée, Δnfilm = 0.13. Ce type de film mince pourrait donc remplacer les lames retards en calcite, qui sont couteuses et de dimensions limitées.