Nanohélices hybrides organiques–inorganiques fonctionnelles : étude de phénomènes exaltés à l'échelle nanométrique – nanosprings

Les nanoressorts hélicoïdaux constituent une variété de nanostructures qui ont attiré l’attention scientifique dans le domaine des nanotechnologies et des nanosciences. Un des avantages de ces hélices, par rapport aux nanostructures 1D telles que les nanotubes et les nanofils de carbone, réside dans le fait que les morphologies 3D présentent des propriétés physiques peu courantes. Elles peuvent donc être avantageusement utilisées comme blocs de construction dans des nanodispositifs fonctionnels de type piézoélectrique et piézorésistif. Ces propriétés leur confèrent des applications potentielles dans les systèmes nano-électromécaniques (NEMS) comme sondes, déclencheurs et résonateurs. Malheureusement, ces nanostructures 3D sont difficiles à réaliser via les techniques top-down de nanofabrication puisqu'elles s’appuient sur des processus de fabrication 2D. Des approches de type bottom-up ont déjà conduit à la formation de nanohélices piézoélectriques de carbone, d’oxyde de zinc.
La synthèse s’appuie sur des processus spontanés de formation menant à une série d'orientations, de formes et de tailles des structures. Cependant, la synthèse contrôlée de telles nanostructures hélicoïdales uniformes reste encore un vrai challenge et les rendements sont très faibles (seuls 10% des objets obtenus ont la forme de ressort). Ce manque de contrôle précis des objets requiert la mise au point de méthodes de synthèse plus spécifiques, permettant la préparation contrôlée d’architectures artificielles nanométriques. C’est ce que nous proposons dans ce projet qui consiste à utiliser la diversité structurale de systèmes organiques auto-assemblés à base de molécules amphiphiles. Ces systèmes servent ensuite de templates pour la formation de nanomatériaux hybrides ou inorganiques avec des rendements de synthèse élevés en nano-objets hélicoïdaux de dimension contrôlée. Leur modification ultérieure via des nanoparticules métalliques ou des couches semi-conductrices conduira à des propriétés nouvelles telles que les phénomènes piézorésistifs ou piézoélectriques de transduction utilisables dans des nanodispositifs fonctionnels tels que des actionneurs, capteurs, résonateurs et l’exaltation des phénomènes de luminescence et l’effet SERS.