Thème D : surfaces fonctionnelles et activables

Ce thème regroupe les activités visant d’une part à transposer sur des surfaces les propriétés fonctionnelles de molécules en solution, notamment la commutation de la luminescence par photo- ou électro-activation et d’autre part de conférer à des surfaces des propriétés spécifiques grâce notamment à l’utilisation de nano-objets plasmoniques.

Architectures plasmoniques multi-échelles photo-modulables

Cette thématique a pour objectif de développer des dispositifs plasmoniques photo-actifs avec des propriétés photo-physiques (conductance, optiques et plasmoniques) exaltée pouvant être modulées. Ces matériaux hybrides utilisent des briques élémentaires plasmoniques et des molécules photochromes. La fabrication de telles architectures multi-échelles se fait grâce à la combinaison de méthodes bottom-up (fonctionnalisation) et top-down (lithographie électronique) permettant de contrôler l’organisation et l’orientation des nanoparticules permettant un fort couplage. Les photochromes, sont utilisés comme interrupteurs moléculaires afin d’en moduler les propriétés photo-physiques.

Systèmes électrofluorochromes/plasmoniques

Cet axe de recherche se focalise sur la réalisation et l'étude d'interfaces nanostructurées, optiquement contrôlées par voie électrochimique, pouvant constituer la couche active d'un dispositif d'affichage, d'un détecteur sélectif ou d'une photoélectrode pour la conversion d'énergie. Les molécules électrofluorochromes sont des composés dont la fluorescence peut être modulée réversiblement en contrôlant leur état redox. Notre travail consiste à organiser ces molécules sous la forme d'une monocouche ou autour de nanoparticules métalliques immobilisées sur des substrats conducteurs. Le couplage de molécules électrofluorochromes avec des nanostructures plasmoniques ouvre la voie à la commutation multimodale de la luminescence, c'est-à-dire un signal optique qui peut être contrôlé par des stimuli électrochimiques et plasmoniques. Nous étudions la commutation de luminescence sur ces interfaces en couplant in situ la microscopie de fluorescence et la microscopie électrochimique.

Nanoparticules plasmoniques creuses multi-fonctionnelles

L’utilisation de nanoparticules creuses est très intéressante car elles présentent des propriétés plasmoniques spécifiques modulables du proche UV au proche infra-rouge. De plus, la possibilité de fonctionnaliser le cœur des nanoparticules ainsi que leurs surfaces ouvre de nombreuses possibilités en termes d’application. Les fonctionnalisations se font par des molécules photochromes et des fluorophores avec pour double objectifs de moduler conjointement les propriétés plasmoniques et de fluorescence par la réaction photochrome ainsi que développer des applications pour l’imagerie et la détection biomédicales.

Nanomatériaux hybrides fonctionnels

L’objectif de cette thématique est de réaliser des architectures originales associant matériau carboné (graphène) et nano-objets (nanoparticules, clusters métalliques). Pour cela on jouera sur l’introduction d’entités moléculaires permettant de favoriser l’incorporation des nano-objets au sein de la structure hôte afin de pouvoir exalter les propriétés finales (plasmoniques, électrocatalytiques…). Il est également possible en jouant sur la taille et la nature des nanoparticules d’orienter vers des propriétés finales différentes tout en gardant un mode de synthèse quasiment identique.

Mesure et contrôle in operando de la chimie de surfaces

Cet axe de recherche vise le développement de méthodes optiques capables de suivre des nano-modifications de surfaces en temps réel et avec haute résolution latérale. L’accent est mis sur le développement de techniques quantitatives permettant d’accéder directement à la cinétique des réactions de modification de surface avec une précision sub-nanométrique. Cette approche permet notamment la mise en œuvre des stratégies de contrôle en temps réel, visant un dosage très précis du nombre de molécules fixées sur une surface et de leur distribution spatiale.