Equipe
- Membres permanents : Emmanuelle Lacaze, Sébastien Royer, Michel Goldmann, Emmanuel Lhuillier
Nous utilisons des défauts topologiques de cristaux liquides dédiés pour confiner les nanoparticules dans une dimension (en utilisant des dislocations smectiques de cristaux liquides) ou dans deux dimensions (en utilisant des joints de grains smectiques de cristaux liquides en forme de rubans). Les nanoparticules s’auto-organisent et construisent de nouveaux types de réseaux compacts. En combinant la microscopie optique polarisée, la microscopie à fluorescence, la spectrophotométrie UV-Visible et la GISAXS synchrotron, nous avons montré que les nanoparticules confinées s’auto-organisent séquentiellement en chaînes, puis en réseaux 2D de type ruban (réseaux hexagonaux pour les nanosphères), la proportion des deux types étant déterminée par la concentration des nanoparticules. Les deux types d’organisation des nanoparticules sont strictement orientés par les défauts topologiques des cristaux liquides.
Figure : Schéma de chaînes de nanosphères d’or confinées dans des défauts toplogiques smectiques et mesurées en combinant la microscopie optique (en bas), l’ellipsométrie (en haut), le GISAXS (à gauche et à droite), la spectrophotométrie (en haut à droite) et la spectroscopie Raman (en bas à droite).
Ces organisations de nanoparticules constituent désormais la plateforme idéale pour des études précises du rôle du couplage électromagnétique entre nanoparticules pour le contrôle de leurs propriétés optiques.
Nous explorons actuellement comment les réseaux décrits ci-dessus permettent aux nanoparticules d’or (nanosphère et nanorods) d’induire une absorption de lumière hautement anisotrope par résonance plasmonique contrôlée par la polarisation de la lumière. Avec des nanoparticules fluorescentes semi-conductrices, nous étudions comment les échanges d’énergie au sein des réseaux permettent de contrôler la localisation de l’émission de lumière. Nous combinerons des nanoparticules métalliques et semi-conductrices pour une étude approfondie de l’effet Purcell avec des nanoparticules orientées. Enfin, nous profiterons de la facilité d’actionnement de la matrice de cristaux liquides pour contrôler l’organisation des nanoparticules avec un champ électrique externe ou avec la température.
Collaborations
- B. Gallas, L. Coolen, A. Maître (INSP)
- S. Kralj (Univ Maribor Slovenia)
- R. Kamien (UPenn –USA)
- J. De Pablo (Univ. Chicago – USA)
- C. Rosenblatt (Univ. Cleveland – USA)
- D. K. Yoon (Kaist, South-Corea)
- H. Ayeb (Univ Tunis, Tunisia)
Thèses soutenues
- Delphine Coursault, “Décoration de défauts linéaires smectiques par des nanoparticules d’or”. Soutenance : mars 2013.
- Joel Pendery (co-direction with Univ. Cleveland, USA). Soutenance : avril 2014
- Laurent Pelliser, “Assemblage et organisation de nanoparticules semi-conductrices dans des réseaux de défauts topologiques dans du cristal liquide”. Soutenance : juin 2016.
- Ines Gharbi (co-direction with Univ. of Tunis, Tunisia), “Films cristal liquide polymérisés et auto-organisation de nanoparticules d’or”. Soutenance : juillet 2018.
- Syou P’heng Do, “Composites cristaux liquides/nanoparticules, synergies entre matière molle et propriétés électroniques de nanoparticules”. Soutenance : janvier 2019.
Publications
- Habib Ayeb, Mouna Derbali, Ahmed Mouhli, Taoufik Soltani, Fathi Jomni, et al.. Viscoelastic and dielectric properties of 5CB nematic liquid crystal doped by magnetic and nonmagnetic nanoparticles. Physical Review E , American Physical Society (APS), 2020, 102 (5), ⟨10.1103/PhysRevE.102.052703⟩. ⟨hal-03070728⟩
- Syou-P’Heng Do, Amine Missaoui, Alessandro Coati, Andrea Resta, Nicolas Goubet, et al.. Interactions Between Topological Defects and Nanoparticles. Frontiers in Physics, Frontiers, 2020, 7, pp.234. ⟨10.3389/fphy.2019.00234⟩. ⟨hal-02490728⟩
- Syou P’Heng Do, Missaoui Amine, Alessandro Coati, Delphine Coursault, Haïfa Jeridi, et al.. From Chains to Monolayers : Nanoparticle Assembly Driven by Smectic Topological Defects. Nano Letters, American Chemical Society, 2020, ⟨10.1021/acs.nanolett.9b04347⟩. ⟨hal-02450544⟩
- Brigita Rožič, Jérôme Fresnais, Celine Molinaro, Joseph Calixte, Shivakumar Umadevi, et al.. Oriented Gold Nanorods and Gold Nanorod Chains within Smectic Liquid Crystal Topological Defects. ACS Nano, American Chemical Society, 2017, 11 (7), pp.6728-6738. ⟨10.1021/acsnano.7b01132⟩. ⟨hal-01551477⟩
- Ahmed Mouhli, Habib Ayeb, Tahar Othman, Jérôme Fresnais, Vincent Dupuis, et al.. Influence of a dispersion of magnetic and nonmagnetic nanoparticles on the magnetic Fredericksz transition of the liquid crystal 5CB. Physical Review E , American Physical Society (APS), 2017, 96 (1), pp.012706. ⟨10.1103/PhysRevE.96.012706⟩. ⟨hal-01569599⟩
