Applications des nanocristaux semi-conducteurs
Nanocristaux semi-conducteurs fluorescents. Des nanoparticules aux applications multiples

4.1 Fonctionnalisation des nanocristaux

La couche de ligands entourant les nanocristaux assure leur compatibilité avec le milieu environnant et leur stabilisation sous forme colloïdale : elle détermine ainsi leur « solubilité ». Les nanocristaux issus des synthèses en milieu aqueux (méthode A.1) sont hydrophiles. Ceux provenant des synthèses dans des solvants organiques (méthodes B.1 et B.2) sont hydrophobes. La chaîne externe des ligands détermine par ailleurs la réactivité chimique des nanocristaux. Les ligands issus des synthèses citées ci-dessus n’ont pas de fonctions chimiques permettant le greffage des nanocristaux à d’autres nano-objets (molécules, biomolécules, polymères, nanotubes…). Ils comportent le plus souvent des longues chaînes alkyls afin d’assurer la stabilité colloïdale par répulsion stérique. Ces molécules constituent alors une barrière isolante, empêchant un transfert efficace de charges entre nanocristaux et limitant le transport électrique. Il est donc nécessaire de modifier la couche de ligands pour obtenir les propriétés des nanocristaux adaptée à l’application envisagée : c’est la fonctionnalisation.

Un exemple important consiste à rendre hydrophiles les nanocristaux hydrophobes issus des synthèses B.1 et B.2 pour des applications de marquage fluorescent en biologie.

Plusieurs approches de fonctionnalisation sont actuellement développées.

• Échange des ligands par d’autres ligands bifonctionnels X-Y-Z : X est la fonction d’ancrage à la surface du nanocristal, Y un bras espaceur (chaîne alkyl, aryl,…) et Z une fonctionnalité chimique. La fonction d’ancrage la plus courante pour les nanocristaux de semiconducteurs est la fonction thiol (− SH). Pour le groupement − Z, des fonctions courantes sont les fonctions carboxyle (− COOH) ou amine (− NH₂) pour la dispersion en milieu aqueux et/ou le greffage, en particulier à des biolomolécules. Cette approche de fonctionnalisation est la plus directe et fut la première développée . Elle fournit une couche de fonctionnalisation compacte (typiquement un...