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Auto-assemblage de nanoplaquettes semi-conductrices de CdSe en grandes aiguilles


L’ajout d’un « mauvais solvant » à une suspension colloïdale stable de plaquettes nanométriques de CdSe conduit à leur précipitation sous forme d’aiguilles de quelques microns de longueur. Les propriétés physiques de ces aiguilles sont très anisotropes, comme l’atteste la très forte polarisation de leur émission de fluorescence. Une telle anisotropie pourrait être intéressante pour certains dispositifs opto-électroniques.

L’auto-assemblage de nanocristaux en des structures bien organisées de taille micronique est actuellement très recherché afin de faire apparaitre de nouvelles propriétés collectives. Des nanoplaquettes semi-conductrices de CdSe ont récemment été découvertes et sont particulièrement intéressantes de par la finesse et l’ajustabilité de leurs bandes d’absorption optique et de fluorescence (Figure 1a).


Figure 1 : A) Propriétés spectroscopiques des nanoplaquettes de CdSe ; B) Image MET de nanoplaquettes dispersées.
 

Ces plaquettes, de 10 nm de côté (Figure 1b), sont recouvertes d’une brosse d’acide oléique, ce qui permet d’en obtenir des suspensions colloïdales stables dans des solvants apolaires. En collaboration avec le groupe de B.Dubertret à l’ESPCI, nous avons observé que l’ajout d’une petite quantité d’éthanol déstabilise ces suspensions, entrainant la précipitation des plaquettes. Néanmoins, les agrégats formés sont très organisés puisqu’il s’agit d’aiguilles constituées de colonnes de nanoplaquettes empilées régulièrement (Figure 2).


Figure 2 : A) image des aiguilles en microscopie de fluorescence ; B) image MET des aiguilles ; C) schéma de l’organisation dans une aiguille (verticale).
 

La longueur de ces aiguilles peut atteindre plusieurs microns et leur diamètre vaut entre 100 et 300 nm, ce qui représente environ un million de plaquettes régulièrement assemblées et toutes orientées avec leur normale parallèle à l’axe de l’aiguille. De tels auto-assemblages ont des propriétés physiques hautement anisotropes comme, par exemple, leur émission de fluorescence qui est polarisée dans le plan des plaquettes (Figure 3).


Figure 3 : Images de microscopie d’épifluorescence d’aiguilles en fonction de la polarisation (flèches) du rayonnement émis.
 

Cet effet pourrait permettre d’optimiser les applications de ces nanoparticules semi-conductrices dans des dispositifs opto-électroniques comme les LEDs, par exemple. De manière plus générale, l’ajout d’une petite quantité d’un « mauvais solvant » à une suspension colloïdale de nanoparticules couvertes d’une couche organique greffée semble être une méthode intéressante pour les auto-assembler.

 

Contact :
Benjamin Abécassis

Référence :
Self-Assembly of CdSe Nanoplatelets into Giant Micrometer-Scale Needles Emitting Polarized Light
Benjamin Abécassis, Mickael D. Tessier, Patrick Davidson, and Benoit Dubertret.
Nanoletters, 14, 710, (2014).