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Nanomatériaux luminescents

Article de référence | Réf : NM2030 v2

Nanocristaux semi-conducteurs fluorescents. Des nanoparticules aux applications multiples

Auteur(s) : Peter REISS, Frédéric CHANDEZON

Date de publication : 10 avr. 2015

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Nanocristaux colloïdaux pour l’optoélectronique

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RÉSUMÉ

Les nanocristaux semi-conducteurs suscitent un grand intérêt de recherche depuis plus de trente ans. Ces particules inorganiques, couvertes d'une couche de molécules organiques les séparant les unes des autres, illustrent particulièrement bien le changement des propriétés physiques en diminuant la taille au nanomètre par effet de confinement quantique. En même temps, grâce aux avancées de la synthèse chimique, la taille et la composition des nanocristaux et par conséquent leurs propriétés optiques peuvent être précisément contrôlées ce qui ouvre la voie à diverses applications. Cet article donne un aperçu des propriétés les plus marquantes des nanocristaux semi-conducteurs, des méthodes de synthèse et de leurs principales applications.

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ABSTRACT

Fluorescent semiconductor nanocrystals: nanoparticles for multiple applications

Semiconductor nanocrystals have attracted much research interest for more than thirty years. These inorganic particles, capped by a layer of organic molecules separating them from each other, are a particularly good illustration of the modification of physical properties induced by the quantum confinement effect when size is lowered to the nanometre range. At the same time, progress in chemical synthesis enables the precise control of size and composition of nanocrystals, and hence of their optical properties, paving the way for various applications. This article gives an overview of the basic properties characterizing semiconductor nanocrystals, their synthesis methods, and their main applications.

Auteur(s)

Peter REISS : Docteur, chercheur CEA ([email protected])
Frédéric CHANDEZON : Ingénieur, docteur, chercheur CEA ([email protected]) - Laboratoire d’Électronique moléculaire, organique et hybride, UMR 5819 SPrAM (CEA-CNRS-UJF) - Université Grenoble Alpes, Inac-SPrAM, F-38000 Grenoble, France - CEA, Inac-SPrAM, F-38000 Grenoble, France - CNRS, SPrAM, F-38000 Grenoble, France

INTRODUCTION

Résumé :

les nanocristaux semi-conducteurs suscitent un grand intérêt de recherche depuis plus de trente ans. Ces particules inorganiques, couvertes d’une couche de molécules organiques les séparant les unes des autres, illustrent particulièrement bien le changement des propriétés physiques en diminuant la taille au nanomètre par effet de confinement quantique. En même temps, grâce aux avancées de la synthèse chimique, la taille et la composition des nanocristaux et par conséquent leurs propriétés optiques peuvent être précisément contrôlées ce qui ouvre la voie à diverses applications. Cet article donne un aperçu des propriétés les plus marquantes des nanocristaux semi-conducteurs, des méthodes de synthèse et de leurs principales applications.

Abstract :

Semiconductor nanocrystals attract a large research interest for more than thirty years now. These inorganic particles, capped by a layer of organic molecules separating them, illustrate particularly well the modification of physical properties induced by the quantum confinement effect when the size is decreased to the nanometre range. At the same time, progress in chemical synthesis enables the precise control of nanocrystals’ size and composition and hence of their optical properties, paving the way to various applications. This article gives an overview of the basic properties characterizing semiconductor nanocrystals, of their synthesis methods of their main applications.

Mots-clés :

photo-/électroluminescence, imagerie optique en biologie, photovoltaïque, éclairage/affichage, marquage biologique, cellules solaires, synthèse chimique, propriétés optiques, fonctionnalisation, applications.

Keywords :

photo-/electroluminescence, optical imaging in biology, photovoltaics, lighting/displays, biological labeling, solar cells, chemical synthesis, optical properties, functionalisation, applications.

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MOTS-CLÉS

KEYWORDS

VERSIONS

Il existe des versions antérieures de cet article :

Version archivée 1 de oct. 2004 par Frédéric CHANDEZON, Peter REISS

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BIBLIOGRAPHIE

(1) - PAUTRAT (J.-L.) - Demain le nanomonde : voyage au cœur du minuscule - Fayard (2002).
(2) - ALIVISATOS (A.P) - * - . – J. Phys. Chem. 100, 13226 (1996).
(3) - MURRAY (C.B.), KAGAN (C.R.), BAWENDI (M.G.) - * - . – Annu. Rev. Mater. Sci. 30, 545 (2000).
(4) - ROGACH (A.L.), TALAPIN (D.V.), SHEVCHENKO (E.V.), KORNOWSKI (A.), HAASE (M.), WELLER (H.) - * - . – Adv. Funct. Mater. 12, 653 (2002).
(5) - BRUS (L.E.) - * - . – J. Chem. Phys. 79, 5566 (1983).
(6) - BRUS (L.E.) - * - . – J. Chem. Phys. 80, 4403 (1984).

ANNEXES

1 Événements
2 Annuaire
1. 2.1 Laboratoires – Centres de recherche (liste non exhaustive)

1 Événements

Conférence : « NaNaX – Nanoscience with Nanocrystals » a lieu tous les deux ans dans différents pays européens (années paires).

( http://www.nanax6.com)

Conférence : « 30 years colloidal quantum dots » May 26-28, 2014, Paris.

( http://www.30-years-QDs.com).

HAUT DE PAGE

2 Annuaire

HAUT DE PAGE

2.1 Laboratoires – Centres de recherche (liste non exhaustive)

Laboratoire d’Électronique moléculaire, organique et hybride, INAC-SPrAM (UMR 5819 CEA-CNRS-UJF), CEA Grenoble, 17, rue des Martyrs, 38054 Grenoble cedex 9

( http://inac.cea.fr/spram/NanoX/)

Laboratoire de physique et d’étude des matériaux (LPEM, UMR8213CNRS/UPMC/ESPCI), 10, rue Vauquelin, 75005 Paris

( http://www.lpem.espci.fr)

NanoBioPhotonics Group, Institut d’Électronique fondamentale, Université Paris-Sud (UMR 8622 – CNRS), 15, Rue Georges Clémenceau, 91405 ORSAY cedex

( http://www.nbp.ief.u-psud.fr/Website/HOME.html)

Physics and Chemistry of Nanostructures Group, Ghent University, Krijgslaan 281 building S3 (Campus Sterre),...

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Sommaire
Sommaire détaillé

INTRODUCTION

1 - INTRODUCTION

2 - PHYSIQUE DES NANOCRISTAUX SEMI-CONDUCTEURS FLUORESCENTS

2.1 - Effets de taille
2.2 - Structure électronique
2.3 - Propriétés optiques

3 - SYNTHÈSE DES NANOCRISTAUX DE SEMI-CONDUCTEURS EN PHASE LIQUIDE

3.1 - Classification des méthodes de synthèse
3.2 - Synthèse en milieu aqueux
3.3 - Synthèse organométallique
3.4 - Synthèse par précurseurs inorganiques
3.5 - Synthèse de type « heating-up »
3.6 - Synthèse de systèmes cœur/coquille [53]
3.7 - Alternatives aux nanocristaux binaires : systèmes ternaires et quaternaires
3.8 - Caractérisation des nanocristaux

4 - APPLICATIONS DES NANOCRISTAUX SEMI-CONDUCTEURS

4.1 - Fonctionnalisation des nanocristaux
4.2 - Marquage fluorescent en biologie
4.3 - Nouveaux matériaux pour l’optoélectronique
4.4 - Autres applications

5 - CONCLUSION

6 - GLOSSAIRE – DÉFINITIONS

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