CE09 - Nanomatériaux et nanotechnologies pour les produits du futur

Complexes de coordination greffés sur nanoparticules métalliques : vers une synergie des propriétés – COCOsMEN

Résumé de soumission

Le projet COCOsMEN porte sur la synthèse et l'étude détaillée de nano-objets hybrides basés sur des nanoparticules d'or ou d'argent, de tailles et de formes variées, sur lesquelles sont greffés des complexes de coordination. Une telle architecture est proposée pour permettre une synergie entre la bande plasmon des nanoparticules et les propriétés optiques ou électroniques des complexes greffés. Des ligands de surface innovants seront utilisés pour accrocher les complexes de coordination aux nanoparticules. Ces molécules hétérotopiques auront les caractéristiques suivantes : d'une part, une fonction carbène N-hétérocyclique ou mésoionique, capable de former une liaison covalente et forte avec les atomes d'or ou d'argent à la surface des nanoparticules, et, d'autre part, un site de coordination, basé sur un groupement phenanthroline, pyridyle ou bipyridyle, pouvant se lier de façon efficace à des complexes métalliques. Ce design de ligands devrait favoriser les transferts d'énergie ou de charge à l'interface hybride, qui sont des phénomènes de première importance dans la synergie escomptée. La sphère de coordination des centres métalliques sera complétée par différents ligands terminaux multidentates, qui permettront de jouer, au travers du champ de ligand, sur les propriétés optiques ou redox des complexes greffés. La présence de longues chaines alkyles ou poly(oxyde d'éthylène) sur les ligands d'accroche devrait conduire à des dispersions stables, dans divers solvants, incluant l'eau. Alternativement, on peut également envisager la présence de deux types de ligands, un pour lier les complexes de coordination et un pour assurer la stabilisation des nanoparticules.
Des systèmes à base de complexes de nickel (II) ou de fer (II ou III) seront étudiés. Avec le nickel, nous étudierons la possibilité d'une émission dans le proche infrarouge (1000-1600 nm) quand la bande plasmon des nanoparticules est excitée. Avec le fer, nous étudierons la possibilité de modifier la bande plasmon des nanoparticules via le degré d'oxydation du fer. Des caractérisations chimiques et structurales détaillées des complexes et des nanoparticules greffées seront effectuées pour décrire au mieux leurs composition et leurs propriétés. Des mesures d'absorption et de luminescence à l'état stationnaire seront en suite réalisées à la recherche d'effets de synergie. Enfin, des mesures d'absorption et de photoluminescence résolues en temps seront effectuées pour mieux comprendre les transferts de charge et d'énergie mis en jeu ainsi que leur cinétique. Ces nano-hybrides innovants pourraient donner lieu à des applications intéressantes dans le domaine de l'imagerie biomédicale, des dispositifs plasmoniques commutables et des capteurs.
Le projet COCOsMEN est un projet de 42 mois en recherche fondamentale qui regroupe trois partenaires ayant des expertises complémentaires : le Laboratoire de Chimie de la Matière Condensée de Paris (UMR 7574) et l'Institut Parisien de Chimie Moléculaire (UMR 8232), tous deux à Sorbonne Université (Paris), et le Laboratoire Ondes et Matière d'Aquitaine (UMR 5798) à l'Université de Bordeaux.

Coordinateur du projet

Monsieur Francois Ribot (Chimie de la Matière Condensée de Paris)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

LCMCP Chimie de la Matière Condensée de Paris
IPCM Institut Parisien de Chimie Moléculaire
LOMA LABORATOIRE ONDES ET MATIERE D'AQUITAINE

Aide de l'ANR 441 722 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2018 - 42 Mois

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