Études environnementales 3D de l’ingénierie de microstructure de vanadates luminophores à l’échelle nanométrique – 3D-NANOREV

Les applications émergentes des nanoparticules d’oxydes de lanthanides nécessitent une compréhension approfondie des mécanismes déterminant leur structure, leur surface et leur composition en vue d’accéder à de multiples fonctionnalités. Les vanadates de terres rares sont l’archétype des nanomatériaux luminescents permettant des études fondamentales sur les mécanismes de synthèse tout en envisageant des applications en thermométrie, en détection chimique et en catalyse (nanozyme). Néanmoins, les étapes régissant la production de nanoparticules optimisées en termes de microstructure ne sont souvent pas claires. Nous avons précédemment démontré l’obtention de nanoparticules poreuses de vanadate par agrégation de grains primaires (~2 nm) et par cristallisation par l’effet Kirkendall à la surface de particules de précurseurs. La rationalisation de la formation incontrôlée de nano-cavités lors de la cristallisation (retassures), le rôle de phases amorphes occluses et le mécanisme de formation de nano-hétérostructures restent encore des questions ouvertes qui impactent fortement les propriétés de nouveaux nanomatériaux à fort potentiel applicatif. Le projet vise donc à combiner des études de synthèse avec des caractérisations par microscopie électronique à transmission in situ avancée pour offrir de nouvelles informations sur la chimie des nanoparticules de la solution au solide. Nous étudierons les évolutions de microstructure à l’échelle nanométrique dans des conditions environnementales contrôlées en température et en atmosphère selon deux axes expérimentaux, (i) la réalisation d’observations dans un microscope environnemental dédié dans lequel la chambre objet constituera un nano-réacteur parfaitement contrôlé (ii) la réalisation de l’acquisition par tomographie électronique 3D des échantillons ayant subi les différentes conditions environnementales. Les concepts et méthodes développés ici seront ensuite transposés à différentes familles de matériaux luminescents.