Confinement 1D
Le thème Confinement unidimensionnel (1D) explore comment les propriétés physiques de la matière évoluent lorsque les atomes ou molécules sont confinés dans des structures de taille nanométrique, notamment à l’intérieur de nanotubes de carbone monofeuillets (NTs) ou de matrices mésoporeuses.
Une première étude concerne l’étude d’hétérostructures unidimensionnelles à base de nanotubes de carbone hybrides (NTHs), obtenues par encapsulation d’espèces moléculaires dans le cœur de NTs.
Le confinement de colorants organiques à l’intérieur des NTs induit des transferts de charge ou d’énergie au sein des NTHs formés. L’influence des interactions entre molécules donneuses ou acceptrices d’électrons et le système hôte, ainsi que l’organisation supramoléculaire résultant du confinement, sont étudiées dans la perspective d’applications optoélectroniques (projet ANR NACRI).
Parallèlement, des aimants moléculaires unidimensionnels sont développés à partir de NTs par encapsulation de molécules de type phtalocyanine (projet ANR SMM1D).
Le confinement de molécules d’eau dans les NTs est également étudié, en synergie avec le thème Nanofluidique, afin de mieux comprendre les effets de confinement sur les propriétés dynamiques et structurales des fluides à l’échelle nanométrique.
Image EDX du Confinement de Bi dans une matrice de silice nanoporeuse
Une autre approche explore le confinement d’alliages à base de bismuth (Bi) et de Bi1-xSb dans des matrices de silice zéolitique nanoporeuse, de silice ou d’alumine mésoporeuse. Ce confinement vise à former des réseaux de nanofils présentant des propriétés électroniques et thermiques améliorées pour des applications de refroidissement à l’état solide par effet Peltier, dans la gamme de température 50–350 K (projet ANR NANOBIPELT).
Ces travaux contribuent à une meilleure compréhension des effets de confinement en dimension 1D et à la conception de nouveaux matériaux fonctionnels pour l’optoélectronique, la spintronique et la thermoélectricité.
Thèses L2C soutenues ou en cours :
- A. Koulechoff (2024-2027)
- L. Miénné-Abbou (2025-2028)
Références :
- Chem. Soc. Rev., 2024, 53, 8457–8512
- Metals 2024, Volume 14, Issue 1, p.40
- Carbon, 186, 2022, 423-430
- Carbon 173 (2021) 163-173
- Carbon 149 (2019) 772-780
Nos projets financés sur ce thème :
- ANR SMM1D : Adressage d’aimants monomoléculaires via des nanoframeworks 1D
- ANR NACRI : Dispositifs 1D pour l’optoélectronique à base de chromophores encapsulés dans des nanotubes individuels (2024- 2028)
- ANR NANOBIPELT : Composites de nanofils de Bismuth / silice nanoporeuse pour applications de type Peltier – NanoBiPelt