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Fonctionnalisation des nanotubes de carbone et du graphène pour l’électronique organique et l'électrocatalyse
Functionalization of carbon nanotubes and graphene for organic electronic and energy applications

Spécialité

Chimie organique

Niveau d'étude

Bac+5

Formation

Master 2

Unité d'accueil

Candidature avant le

01-04-2017

Durée

5 mois

Poursuite possible en thèse

oui

Contact

CAMPIDELLI Stéphane
+33 1 69 08 51 34/23 77

Résumé/Summary

Le but de ce projet est de développer des nouvelles méthodes de fonctionnalisation des nanomatériaux carbonés comme les nanotubes de carbone et le graphène en vue de faire émerger des applications en électronique et pour les nouvelles énergies (electrocatalyse, opto-electronique, spintronique, etc...)
The aim of this project is to develop new methods of functionalization of carbon nanomaterials such as carbon nanotubes and graphene to bring out applications in electronics and new energy (electrocatalysis, optoelectronic, spintronic, etc ...)

Sujet détaillé/Full description

Le but de ce projet est de développer des nouvelles méthodes de fonctionnalisation des nanomatériaux carbonés (nanotubes de carbone et graphène) possédant à la fois les avantages des méthodes covalentes (stabilité des assemblages, facilité de purification et de manipulation) et celles des méthodes non-covalentes (conservation intacte du système π-conjugué des nanotubes/du graphène) sans les inconvénients respectifs de ces deux méthodes.
Les propriétés physiques et physico-chimiques exceptionnelles des nanotubes de carbone et du graphène en font des matériaux prometteurs pour la réalisation de matériaux composites, de dispositifs électroniques et de capteurs, pour la réalisation de cellules photovoltaïques et pour des applications biomédicales. L’un des problèmes majeurs quant à l’utilisation de ces nanomatériaux carbonés est leur très faible solubilité en milieu aqueux ou dans les solvants organiques, ce qui rend extrêmement délicat leur manipulation. Dans le but double de résoudre ce problème et d’introduire de nouvelles fonctionnalités à la surface de ces matériaux, deux méthodes de fonctionnalisation chimique ont été largement étudiées dans la littérature :
1. La fonctionnalisation covalente du squelette de carbones π-conjugué des nanotubes ou du graphène via des réactions chimiques.[1-2]
2. La fonctionnalisation non covalente basée sur l’adsorption de composés polyaromatiques ou de surfactants via des interactions de type « π-stacking » ou hydrophobes.[3-6]
Chacune de ces méthodes est efficace et leur utilisation dépend de l’application finale visée. La fonctionnalisation covalente est efficace pour rendre les nanotubes solubles dans le solvant de son choix (en fonction des groupements chimiques introduits) et/ou pour introduire de manière stable de nouvelles fonctions à leur surface. Récemment, nous avons développé deux méthodes de fonctionnalisation basées sur la polymérisation de molécules autour de nanotubes de carbone et de graphène. Ces méthodes combinent les avantages des méthodes de fonctionnalisation covalente et non-covalente sans leurs inconvénients respectifs.[7-8]
L’intérêt de ce projet va bien au-delà de la simple fonctionnalisation de nano-objets : d’un point de vu fondamental, ces travaux vont permette d’étudier la façon dont les molécules interagissent et se déposent à la surface des nanomatériaux. Le contrôle de ces propriétés peut permettre de maximiser certaines interactions et favoriser, par exemple, le tri des nanotubes de carbone en fonction de leur chiralité. D’un point de vu plus applicatif et en fonction des matériaux qui vont interagir avec les nanotubes/graphène des applications dans le domaine du photovoltaïque, de l'électrocatalyse, de l’optique/optoélectronique et la spintronique moléculaire peuvent émerger.

Compétences/Skills

RMN, spectrometrie de masse, microscopie électronique (MEB, TEM), microscopie à force atomique (AFM).

 

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