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Faculté de physique et ingénierie

Photomatériaux & nanostructures

  • Cours (CM) 26h
  • Cours intégrés (CI) -
  • Travaux dirigés (TD) -
  • Travaux pratiques (TP) -
  • Travail étudiant (TE) -

Langue de l'enseignement : Français

Description du contenu de l'enseignement

L'objectif de ce cours est double :
1) Sensibiliser l'étudiant aux nouvelles propriétés des nano-objets ceci à travers quelques exemples issus de la physique et de la chimie. Il s'agit de montrer les effets de la réduction de dimensionalité sur les propriétés physico-chimique de différents matériaux et leur impact sur la modification de leur propriétés mécaniques, thermiques, électriques, ... .

2) Comprendre les aspects fondamentaux sur la photophysique moléculaire. Cette seconde partie aborda les concept théorique des processus primaires Photoinduits et les grandeurs Photophysiques et presentera l'instrumentation et les domaines d'application des Photomatériaux :
  • Les processus primaires Photoinduits : Franck-Condon, Etats excités (singulet, triplet), mode de désactivation des états excités, transfert de charge photoinduit, transfert d'energie (Dexter, Förster) transfert de proton (cycle de Förster)
  • Grandeurs Photophysiques : Rendements quantiques : Actinometrie, durée de vie, cinetique de quenching : quenching dynamique (Stern-Volmer), quenching statique, moment dipolaire à l'etat excité : solvatochromie
  • Instrumentation : Sources d'excitation (lampe Deuterium, Hg, Xe, Laser continu et impulsionnel) dispositifs dispersifs, detecteurs. Spectrophotomètre UV-Visible. Fluorimètre. Comptage de Photon. Photolyse Laser.
  • Application aux Photomatériaux : Détecteurs Optiques : Sondes fluorescentes pour la detection de métaux lourds, Polymères, Fluorescents pour la detection de traces d'explosifs, Conversion d'energie : Photosynthèse, Cellule Photovoltaïque (cellule Graetzel, Polymère conducteur), Biomarquage et Photothérapie : Imagerie cellulaire par traceurs fluorescents, phototherapie : generateur d'oxygène singulet, Microfabrication et Stereolithographie : Photopolymerisation (à un et deux photons)

Compétences à acquérir

  • Etre en mesure de prendre en compte les modifications des propriétés physico-chimique des matériaux dès lors que l'on passe du matériaux massif à des tailles nanométriques.
  • Analyser l'impact des nanostructures sur les stratégies analytiques dans différentes disciplines
  • Proposer une méthode de nanostructuration en fonction de la nature du matériaux
  • Etre capable d'intégrer les principes fondamentaux associés à la photophysique moléculaire dans le cadre de multiples applications.

Bibliographie, lectures recommandées

  1. Introduction to Nanoscience, Gabor L. Hornyak, Joydeep Dutta, H.F. Tibbals, Anil Rao, CRC Press 2008
  2. Fundamentals of Nanotechnology, Gabor L. Hornyak, John J. Moore, H.F. Tibbals, Joydeep Dutta, CRC Press 2008
  3. Principles of Fluorescence Spectroscopy, J.R.Lakowicsz, 3rd Ed., Springer , 2006
  4. Modern Molecular Photochemistry, N. J. Turro, Univer. Sci. Books, 1991
  5. Molecular Fluorescence : Principles and Applications, B. Valeur, Wiley-VCH, 2001

Pré-requis obligatoires


Principes de base en physique et chimie niveau Licence,
Notion de Physique du solide élémentaire (cristallographie, Mécanique quantique, Structure de bande…)
Bases fondamentales en spectroscopie en particulier spectroscopie electronique.

MASTER - Sciences et génie des matériaux

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