[PDF] Utilisation de la spectrométrie infrarouge pour une quantification

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ANNÉE 2012

Remerciements

Ce travail de thèse a édirigée

premières années de thèse. Une grande partie de ce travail a été réalisée

Merci à Nicole Jaffrezic, directrice de recherches à l'Université de Lyon 1, et Marc Lamy de la Chapelle,

rapporteurs. remerciements à Olivier Pé co apportés lors de cette recherche, pou

J'adresse ma reconnaissance à Jean

Lamy de la Chapelle pour le temps qu'ils ont consacré.

1. Introduction

2. Observations et décou

4. Description du phénomène SEIRA

4.1. Origine électromagnétique

4.1.1. La rés

4.1.2. Champ électrique local

4.2. Origine chimique

4.3. Règles de sélection de surface

5. Mis

5.1. Choix du métal

5.2. Morphologie et nanostructuration

5.2.1. Influence de la morphologie et du couplage sur la bande plasmon

5.2.1.1. Nanoparticule individuelle

5.2.1.2. Couplage et point chaud

5.3. Sélection du substrat transparent dans l'infrarouge

5.4. Les voies

5.4.1. Processus physiques : pulvérisation cathodique et évaporation thermique

5.4.2. Lithographie électronique

6

6.1. Mise en évidence de l'exaltation

6.2. Les modes d'interrogation

6.2.1. Transmission infrarouge

6.2.2. Réflexion/Absorption

6.2.3. Réflexion totale atténuée

6.3. Méthodes de calcul des facteurs d'exaltation

6.3.1. Comparaison entre nanostruct

6.3.2. Quantité de matière sondée

6.3.3. Comparaison avec la réflexion

7. Conclusion

Bibliographie

1. Introduction

2. Les verres de chalcogénures

2.1. Généralités sur les verres

2.2. Justification du choix du matériau (As2S3) et propriétés

2.3.1. Purification du soufre

2.3.2. Synthèse sous vide dans un montage de silice

2.3.3. Distillation statique

2.3.4. Homogénéisation du bain fondu

2.3.5. Trempe thermique

2.3.6. Recuit

2.3.7. Découpe du verre

2.4. Propriétés physiques et optiques

3. Mise en forme

3.1. Pastilles de verre

3.1.1. Polissage mécanique

3.1.2. Attaque chimique au piranha

2S3

3.2.1. Principe de la pulvérisation cathodique

3.2.2. Le dispositif

3.2.3. La pulvérisation par courant alternatif RF

3.2

3.2.5. Le processus magnétron

3.2.6. Caractérisations des couches minces

3.2.7. Analyse chimique des couches

3.2.8. Caractérisation optique

3.2.8.1. Transmission optique

3.2.8.2. Indice de réfraction

3.2.9. Caractérisation morphologique et topographique

3.2.9.1. Imagerie par Microscopie à Balayage Electronique (MEB)

3.2.9.2. Imagerie par Microscopie à Force Atomique (AFM)

sé

4. Conclusion

Bibliographie

1. Introduction

2. Sélection des méthodes de n

3. Techniques de caractérisation des dépôts

3.1. Microscopie à Balayage Electronique

3.2. Microscopie à Force Atomique

4. Pulvérisation cathodique en courant continu

4.1. Description du dispositif

4.3. Dépôt sur le verre de chalcogénu2S3

4.3.1. Substrats de rugosité élevée

4.3.1.1. Conditions expérimentales d'un dépôt nanométrique d'or

4.3.1.2. Vers des nanoparticules isolées

4.3.2. Substrats de rugosité faible

4.3.2.1. Dépôt à vitesse de croissance lente

4.3.2.2. Dépôt à vitesse de croissance rapide

4.4. Dépôt sur d'autres substrats de chalcogénures

4.5. Dépôt sur substrats cristallisés

5. Lithographie par faisceau d'électrons

5.1. Sélection de la géo

5.2. Observation des nanostructures sur le verre As2S3

6. Conclusion

Bibliographie

1. Introduction

2. Extinction des nanoparticules d'or

2.1. Modèle de Bruggeman

2.2. Mesures expérimentale

2.2.1. Films d'or pulvérisés

2.2.1.1. Verre massif poli métallisé

2.2.1.2. Couches minces métallisées

2.2.1.3. Reprodu

2.2.2. Nanoantennes d'or

3. Spectroscopie infrarouge exaltée de surface

3.1. Protocole de mesure de l'effet SEIRA

3.1.1. Choix du composé

3.1.2. Préparation d'une monocouche auto

3.1.3. Méthode d'enregistrement des spectres et sélection des zones d'intérêts

3.2. Effet SEIRA avec les films d'or pulvérisés

3.2.1. Spectres de transmission infrarouge

3.2.1.1. Verre massif poli métallisé

3.2.1.2. Couches mince

3.2.2. Influence de l'angle d'incidence et de la polarisation

3.2.3. Etude de la stabilité des substrats

3.2.4. Reproductibilité

3.3. Effet SEIRA avec les nanoantennes d'or

4. Mesures complémentaires de diffusion Raman exaltée de surface

4.1. Rappel

4.1.1. La diffusion Raman

4.1.2. La diffusion Raman exaltée de surface

4.2. Spectres Raman

4.3. Effet

5. Conclusion

Bibliographie

CONCLUSION GENERALE

INTRODUCTION GENERALE

-. Elle se décompose en trois parties dont la principale est celle [8] in situ et al. et al. 2Cl4 5 in situ.

Ce manuscrit est composé de 4 chapitres.

BIBLIOGRAPHIE

[1] C.J. Koester, A. Moulik, Trends in environmental analysis, Analytical Chemistry, 77 (2005) 3737

Chapitre 1

4. Descrip

4.1. Origine électromagnétique

4.1.1. La résonance plasmonique de surface

4.1.2. Champ électrique local

4.2. Origine chimique

4.3. Règles de sélection de surface

5.1. Choix du métal

5.2. Morphologie et nanost

5.2.1. Influence de la morphologie et du couplage sur la bande plasmon

5.2.1.1. Nanoparticule individuelle

5.4. Les voies de synthèse des nanoparticules métalliques

5.4.1. Processus physiques : pulvérisation cath

5.4.2. Lithographie électronique

6. Caractérisation de l'effet SEIRA

6.1. Mise en évidence de l'exaltation

6.2. Les modes d'interrogation

6.2.1. Transmission infrarouge

6.2.2. Réflexion/Absorption

6.2.3. Réflexion totale atténuée

6.3. Méthodes de calcul des facteurs d'exaltation

6.3.1. Comparaison entre nanostructuration similaire

6.3.2. Quantité de matière sondée

6.3.3

7. Conclusion

Bibliographie

1. de nanoparticules métalliques , découverte pour la première fois en 197et molécules situées en contact avec peut être 14à

20ont été rapportés

a 2.

En 1980, Hartstein et al. IRA

Ainsi, 1

1980 mais dans les années 1990,

3. Les nanoparticules métalliques sont utilisées dans de nombreux domaines en r s [28, 30] privilégiées. t quant à lui utilisé dans de nombreux domaines comme le biomédical pour des [53 [56 de pesticides 4. D'après les nombreux articles sur l'effet SEIRA, il phénomènes s contribuent chacun s'écri Aן 4.1. e romaine en verre de Lycurgue qui date du électrons de conduction libres du métal par rapport la lumière vers les électrons libres des nanoparticules.

Figure

et al. plasmons sont excités et se propagent alors à la surface du métal p, , les permittivités

Ԗm) Ԗd) ) et la direction de polarisation.

E métal diélectrique a E k d b E O c

Ԗd+Ԗm ൠ (Eq.2)

lorsque l'indice de réfraction du très incident,

4.1.2.

Les plasmons de surface engendrent

métal/diélectrique

Figure

Sous l'influence du champ électrique ,,&

champ électrique homogène qui v donné

ȁElocalȁ²=4.p²

l6 (Eq.5) minue très fortement lorsque métallique.

Nanosphère métallique

E + Charges

Orientation du champ E

, absor qui est fortement amplifié d importante 4.2. connu même si son origine semble être vers les orbitales moléculaires de la molécule liée au dit métal

Figure

par une liaison chimique est plus important sous l'effet des oscillations de charge du métal

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