Des nanocristaux « super-fluorescents »

Un  nanocristal 100% fluo ? C’est possible à température cryogénique. Publiés dans Nature Nanotechnology, les travaux des chercheurs de Groupe d’Etude de la Matière Condensée – GEMaC (CNRS / UVSQ) et du Laboratoire de Physique et d’Etude des Matériaux – LPEM (CNRS / ESPCI / UPMC) expliquent comment le contrôle de l’effet Auger annule toute perte de fluorescence. 

Pour rappel, lorsqu’un électron est arraché, la lacune électronique créée est comblée par un électron situé sur une couche supérieure. 

L’énergie dégagée peut alors être utilisée par un troisième électron qui peut s’éjecter hors de son atome, c’est l’électron Auger. L’effet Auger est un phénomène en concurrence directe avec l’émission d’un photon à la place de l’électron Auger. Il apparait donc que si l’on est capable d’empêcher l’effet Auger, alors il y aura systématiquement émission d’un photon, soit une fluorescence totale.

En collaborant avec d’autres chercheurs à l’international, les physiciens français sont parvenus à supprimer l’effet Auger en maintenant la troisième charge électrique localisée à la surface de la nanoparticule. Ceci est possible à très basse température : à 30K, la fluorescence est de 100%.

Les nanocristaux étudiés sont du séléniure de cadmium, possédant un cœur sphérique de 1.5 à 2.5 nm de rayon, avec une coque de 6 ou 10 nm d’épaisseur.

La neutralisation de l’effet Auger dépend de la température puisque ces cristaux se trouvent à l’état neutre ou chargés à température ambiante, mais exclusivement chargés dès que l’on passe la barre des 200K.

Le rendement quantique est alors d’autant plus important que la température baisse. Cette différence de comportement est lié au fait qu’en fonction de la température, les électrons ne sont plus confinés dans le cœur du nanocristal mais se positionnent à la surface.

Par Audrey Loubens, journaliste scientifique