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1 Laboratoire de Physique et Chimie des Nano-Objets UMR 5215 Fédération IRSAMC NEXT days 2 ème édition

2 Extension du laboratoire dans un nouveau batiment Décembre 2013 Mars 2014 Mai m 2 4 salles laser 1 salle grise 1 salle hyperthermie 1 cluster 1 labo chimie Novembre 2014

3 Laboratoire de Physique et Chimie des Nano-Objets 5 équipes Optoélectronique Quantique Nanostructures et Chimie Organométallique Nanotechnologie Nano Magnétisme Modélisation Physique et Chimique

4 Croissance de Quantum dots (eq. NCO) Cas des semi-conducteurs II-V : Cd 3 P 2 Synthèse à température ambiante Accès aiséàune structure cœur/coquille Cd 3 P 2 /ZnSstable à l air (applications) Rendement quantique (Cd 3 P 2 ) > 50 % Cliché MET Spectre Photolumin. Couleurs sous lumière blanche Couleurs sous UV extension : Zn 3 P 2 (éléments abondants, non toxiques ) W-S. Ojo et al. Angew. Chem. Int. Ed. 51, 538 (2012)

5 Nanotags(eq. Nanotech) Signature en photoluminescence 5 µm Microscopie optique Champ clair NPs NaYF 4 :Er 3+,Yb 3+ (22 nm) Lecture par microscopie optique usb+ application smartphone PL intensity (a.u.) 545 nm 525 nm Up-conversion λ excitation = 980 nm λ émission = 545 nm (Er 3+ ) β-nayf 4 : Er 3+, Yb 3+ NCs 660 nm Wavelength (nm) Micro QR code àbase de NPsluminescentes de NaYF 4 :Er 3+,Yb 3+

6 Nanotags(eq. Nanotech) Fabrication par nanoxérographie 6

7 Nanotags luminescents NPs coeur/coquille NaYF 4 :Gd 3+,Tm 3+,Yb 3+ /NaYF quasi-neutres λ émission = 450 et 478 nm (Tm) NPs NaYF 4 :Gd 3+,Er 3+,Yb 3+ /NaYF chargées>0 // λ émission = 541 nm (Er) N.M. Sangeetha et al. Nanoscale 5, 9587 (2013)

8 Application de la nanoxérographie: Nanotags pour la traçabilité et l authentification de produits Transfert sur film souple transparent : «sticker» Sur 1 cm 2 : 1000 QR codes ( data bit numbers max) 2 brevets déposés Micro/nanostructures de nanoparticules colloïdales fixées sur un substrat électret et procédéde fabrication de telles micro/nanostructures L. Ressier, S. Neragalatta et P. Moutet Brevet FR déposéen France le 08/03/2013 Extension PCT N PCT/IB2014/ déposée le 27/02/2014 Image miniature de demi-teintes formée par un assemblage de nanoparticules colloïdales et son procédé de réalisation L. Ressieret P. Moutet Brevet FR déposé en France le 05/06/ licence d exploitation vendue à la société Nanolike sur le domaine d application des titres d identité sécurisés

9 Full Electrical Control of the Electron Spin Relaxation in GaAs Quantum Wells (Eq. Opto)

10 Full electrical control of the electron spin relaxation in GaAs quantum wells (Eq. Opto) Spin-orbit induced effective magnetic field leading to electron spin relaxation -Bulk Inversion Asymmetry (BIA) (intrinsic) -Structural Inversion Asymmetry (manipulated by the applied electric field E) Exactly the same direction: they can be compensated by an external electric field V=0 volt V=-5 volt [100] As Ga [111]

11 PL circular polarization spin relaxation along z Spin Diffusion Length L s (µm) Reverse Bias V (volts) NJP 15, (2013) Appl. Phys. Lett. 101, (2012) PRL 107, (2011) Nature Comm. 4:2372 (2013)

12 Spinled(eq. Opto) Injection électrique de spin à champ magnétique nul à température ambiante Pb: Electrode ferro classique M Or règles de sélection optiques dans Puits Q S donc B externe requis S M e B Objectif : s affranchir du champ B externe Injecteur: couche ultra-mince (quelques plans atomiques) de CoFeB (1.2 nm) Ta CoFeB MgO Anisotropie perpendiculaire d interface > effets démagnétisant

13 Mesures du rendement d injection par Electroluminescence polarisée circulairement Mesure de la polarisation de spin des électrons injectés via l analyse de Pc de l EL EL intensity I EL (a.u.) K, 0T Vbias=2.3 V B=0T Wavelength λ (nm) P c (%) P 25 K µ 0 H (mt) 30K P c (B) suit l aimantation de la couche de CoFeB (cycle d hysteresis mesuré par SQUID) 1,0 0,5 0,0-0,5-1,0 M/M s B=0T 10 5 T=300K P C SQUID 1,0 0,5 Injection de spin efficace à B=0T: P C =20 % (>5 fois l état de l art) P C (%) B=0T I EL (a.u.) µ 0 H σ + σ λ (nm) Fonctionne àtempérature ambiante! P C = 8 % à300k (B=0T) 0,0-0,5-1,0 M/M S Phys. Rev. B 90, (2014)

14 Réseaux ultra-denses de nanofilsobtenus par croissance hybride(eq. NanoMag-NCO) SANS pattern 6 nm in diameter 1 µm in length 2 nm of inter-nws distance single-crystalline Co hcp hexagonal arrangement of nanowires with densities of 8x10 12 wires/in². N. Liakakos et al., Nano Lett. 14, 3481 (2014) Patent WO/2011/ (2011)

15 Echauffement de nanoparticules : des puissances record (Eq. NanoMag-NCO) Particules de fer : de très fortes puissances de chauffe (3000 W/g). mais à fort champ magnétique SAR (W/g) nm 6.5 nm 8.9 nm 11.3 nm 13.7 nm 19.7 nm 27.5 nm f = 274 khz µ 0 H max (mt) Particules de fer-carbone : nécessitent un champ magnétique plus faible meilleure efficacité f = 54 khz A. Meffre et al., Nano Letters 12, 4722 (2012) ; B. Mehdaoui et al., PRB 87, (2013)

16 Catalyse induite par l hyperthermie (Eq. NanoMag-NCO) Reaction Fischer-Tropsch : nco + (2n+1)H 2 C n H 2n+2 + nh 2 0 Particules de Fe x C y recouvertes de Ru Quantité (A.U.) 1x10-4 8x10-5 6x10-5 4x10-5 2x10-5 Formation d hydrocarbures Masse une voie possible pour le stockage chimique des énergies intermittentes Brevet 2014

17 RuNPs: generalized ligand field Equipe MPC Analysis of the electronic structure of metal NPs (d-band center model) Ru 288 Colored maps = catalytic activity spots (Brönsted-Evans-Polanyi relationship) New generalized Ligand-Field Theory bridging the gap between molecular inorganic chemistry and NPs May open the route to the rational design of efficient nanocatalysts identification of special sites with optimal catalytic activity Best active site appropriate ε d value and small ligand-field splitting Del Rosal, Gerber, Poteau ACS Nano 7, 9823 (2013)

18 17 O NMR Equipe MPC selective 17 O enrichmentmethod + well-controlledpreparationof heterogeneouscatalysts 17 O MAS NMR + DFT Calculations deepcharacterizationof supportedspecies understandingof metal support interactions N. Merle, J. Trébosc, A. Baudouin, I. Del Rosal, L. Maron, K. Szeto, M. Genelot, A. Mortreux, M. Taoufik, L. Delevoye and R. M. Gauvin., J. Am. Chem. Soc., 2012, 134,

19 FeNPs Equipes MPC/NCO Why are (100) facets stabilized? Thermodynamics or kinetics? Thermodynamics atomic-scale description (DFT) use of ab initiothermodynamics=> surface energies = f(t,p) & Phase diagrams NEB calculations slab approach Wulff constructions Lachaize, Poteau, Gerber, Langmuir (accepted) Kinetics Reducing the Fe precursor on the surface seemsto bethe keystep

20 Au Ge Pt Fe Co Merci pour votre attention!

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