22-23-315
Lamya Essaoui, doctorante dans l’équipe Physico-chimie et dynamique des surfaces.
Structure et dynamique d’assemblages de nanorods CdSe/CdS confinés dans les joints de grains de cristaux liquides smectiques
Dans le domaine des nanomatériaux hybrides, comprendre comment les matrices molles peuvent contrôler la structure et la dynamique d’assemblages de nanorods reste un enjeu majeur. Les défauts topologiques cristal liquide par leur capacité à confiner les nanoparticules constituent un système modèle pour s’intéresser à ces enjeux. Au cours de cette thèse nous montrons que les joints de grains de cristaux liquides smectiques A agissent comme des pièges bidimensionnels guidant la formation des assemblages fluorescents de nanorods CdSe/CdS, dont nous montrons qu’ils présentent une orientation et une organisation spatiale homogène et contrôlée.
À l’aide de la diffusion des rayons X en incidence rasante (GISAXS) et de la microscopie de fluorescence, nous déterminons d’abord la structure interne et l’alignement de ces assemblages, en relation avec la mesure de la polarisation de la lumière émise. Nous montrons comment la nature intime du défaut impose sa structure aux assemblages de nanorods. Nous explorons ensuite leur mobilité par suivi individuel des trajectoires en mettant en évidence la mise en place d’un régime sous-diffusif induit par des sauts intermittents, signatures d’un paysage énergétique désordonné. Les résultats sont alors interprétés à l’aide d’un modèle de marche aléatoire à temps d’attente continu (CTRW) dans le but de relier la dynamique observée à la structure et à la topologie du défaut.
Ce travail met en évidence le rôle des défauts smectiques qui peuvent façonner de nouveaux types d’assemblages de nanorods et contrôler à la fois la structure et la dynamique au sein de la matrice cristal liquide smectique. , ouvrant ainsi de nouvelles perspectives sur la diffusion et l’organisation dans les milieux confinés de la matière molle.
Structure and dynamics of nanorods assemblies in bidimensional liquid crystal topological defects
In the field of hybrid nanomaterials, understanding how soft ordered matrices control the structure and motion of nanorod assemblies remains a key challenge. Smectic liquid crystals, characterized by their lamellar order and their intrinsic topological defects, constitute a model system to study confinement and directional self-assembly.
In this thesis, we investigate the structure and dynamics of CdSe/CdS nanorods assemblies confined within grain boundaries of smectic-A liquid crystals. These topological defects act as two-dimensional traps that guide the formation of fluorescent nanorod assemblies called ribbons with controlled orientation and homogeneous spatial organization.
Using grazing-incidence small-angle X-ray scattering (GISAXS) and fluorescence microscopy, we first determinate the internal structure and alignment of these assemblies and correlate them with their optical polarization. We then show how the intrinsic nature of the defect imposes its structure on the nanorod assemblies. Next, we explore their mobility through single-particle tracking and mean-squared displacement analysis, revealing a subdiffusive regime with intermittent jumps, characteristic of motion in a disordered energy landscape.
Finally, the results are interpreted within the framework of a Continuous Time Random Walk (CTRW) model, to relate the observed dynamics to the structure and topology of the defect.
This study highlights the role of smectic defects, which can shape new types of nanorod assemblies and control both the structure and dynamics within the smectic liquid crystal matrix, providing new insights into diffusion and organization in confined soft matter systems.
Jury
- M. Eric GRELET – Directeur de recherche, Université de Bordeaux (Rapporteur)
- M. Patrick DAVIDSON – Directeur de recherche, Université Paris-Saclay (Rapporteur)
- Mme Agnès MAÎTRE – Professeure des universités, Sorbonne Université (Examinatrice)
- M. Bruno ZAPPONE – Chargé de recherche, Université de Calabre (Examinateur)
- M. Damien VANDEMBROUCQ – Directeur de recherche, Sorbonne Université (Examinateur)
- Mme Emmanuelle LACAZE – Directrice de recherche, CNRS (Directrice de thèse)
