Contexte et projet scientifique :
les nanoparticules cristallines semi-conductrices appelées « boîtes quantiques » (quantum dots : QD en anglais) ont des propriétés optiques remarquables. Excitées par une source d’énergie photonique, ces nano-cristaux ont la particularité d’émettre une lumière fluorescente, lumière dont la longueur d’onde varie en fonction de la taille des nano-cristaux et de la nature des atomes les constituants. Maîtriser leur taille permet de maîtriser la couleur mais aussi l’intensité des émissions lumineuses. (1)

Pour diverses applications telles que le marquage de milieux biologiques, l’imagerie, la contrefaçon, il peut être intéressant de travailler avec des objets d’une très grande brillance. Dans cette optique, des agrégats de QDs dispersibles en milieux aqueux ont été développés. (2) Le LPEM a développé une méthode via un procédé sol-gel pour encapsuler ces agrégats et augmenter leur stabilité. (3) Toutefois, la silice présente l’inconvénient de devoir être couverte de tensioactifs afin d’être colloïdalement stable dans l’eau et d’être difficilement fonctionnalisable par rapport aux polymères.

Une des techniques les plus répandues pour la synthèse de particules de polymère d’une taille allant de 50 nm à quelques µm est la polymérisation en émulsion. Cette méthode très simple à mettre en œuvre permet la synthèse de particules cœur/couronne avec un cœur hydrophobe de type polystyrène et une couronne hydrophile et fonctionnalisable de type poly(acide acrylique) sans ajout de tensioactifs. (4)

Le sujet du stage consisterait donc en la synthèse et l’encapsulation de quantum dots dans des particules de polymère via une polymérisation en émulsion. Les particules hybrides pourront alors être fonctionnalisées par des molécules cibles afin d’obtenir des marqueurs. Elles pourront également être chargées par différents types de QDs (différentes couleurs d’émission de fluorescence, de forme) ou par d’autres particules inorganiques.

Techniques / méthodes utilisées :
Synthèse de nanoparticules de semi-conducteurs, synthèse de polymères, encapsulation, fonctionnalisation de surface, spectrophotométrie d’absorption et d’émission de fluorescence, microscopie électronique à transmission.

(1) Michalet, X.; Pinaud, F. F.; Bentolila, L. a; Tsay, J. M.; Doose, S.; Li, J. J.; Sundaresan, G.; Wu, a M.; Gambhir, S.S.; Weiss, S. Science 2005, 307, 538–544.
(2) Zhuang, J.; Wu, H.; Yang, Y.; Cao, Y. C. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2008, 47, 2208–12.
(3) Ji, B. Synthesis and optical properties of plasmonic fluorescent quantum dots, UPMC, 2014.
(4) Yan, R.; Zhang, Y.; Wang, X.; Xu, J.; Wang, D.; Zhang, W. J. Colloid Interface Sci. 2012, 368, 220–5.