orientation de spins moléculaires dans des nanocristaux semiconducteurs colloïdaux: vers une photonique de spin hybride – HSP

Le projet HSP vise à contribuer au développement de nouveaux systèmes magnéto-optiques pour le traitement ou le stockage de l'information dans le cadre de la photonique de spin. En effet, nous avons l'intention d'exploiter la formation ultra-rapide de polarons magnétiques rapportés dans les « Diluted Magnetic Semiconductors » (DMS) tout en améliorant l'efficacité et la polyvalence du processus. Ce phénomène existe dans les quantum dots dopés au Mn(II) mais la synthèse de nanoparticules de CdSe dopées est entravée par la difficulté d’intercalation des ions Mn (II) dans la structure würtzite de CdSe. Pour contourner ce problème, nous proposons la synthèse de nanocristaux de CdSe (NCs) décorées à leur surface par des complexes de coordination paramagnétiques. Ces NCs hybrides que nous appelons HDMS-NCs, permettront la formation de polarons magnétiques et présenteront donc une aimantation spontanée sous irradiation.
Pour la synthèse de ces systèmes hybrides, nous allons développer une stratégie en trois étapes, qui a déjà été utilisée avec succès pour la synthèse de nanosystèmes Mn(TPA)-CdSe. La première étape consiste à synthétiser des NCs de CdSe par des procédures hot-injection bien connues. La deuxième étape consiste en l’échange de ligand à la surface des QDs par un ligand pontant capable de coordonner aussi un complexe. Enfin, les complexes seront liés à la surface des NCs en solution. Avec cette approche, nous aurons accès à une synthèse plus facile et polyvalente, car divers complexes métalliques avec diverses propriétés magnétiques peuvent être greffés à la surface des NCs; et cela conduira à l’ajustement des propriétés magnéto-optiques des nanoparticules hybrides. Cette stratégie permettra également d'obtenir un meilleur rapport Mn/CdSe conduisant à une aimantation plus élevée et à la mise au point des propriétés magnétiques en fonction du choix des complexes de coordination greffés à la surface des hybrides. De plus, l'utilisation d'un ligand organique à la surface des particules hybrides sera un atout important pour l’intégration des particules dans des matériaux fonctionnels afin d'intégrer ces particules hybrides dans des dispositifs destinés à au traitement ultra-rapide de l'information.
Les propriétés statiques des HDMS-NCs seront étudiées par photo-SQUID et spectroscopie photo-RPE ainsi que par « Optically Detected magnetic Resonance » (ODMR). En outre, une étude en photoluminescence résolue en temps et en spectroscopie d'absorption résolue en temps permettra d'aboutir à une compréhension fine de la dynamique et la cinétique des propriétés magnéto-optiques des HDMS-NCs.
Enfin, les HDMS-NCs seront greffés sur substrats d’or et de silicium dans l’optique d’une intégration future dans des dispositifs.