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Display and visualization devices are the most important interfaces between digital information and human perception. This research discusses and correlates the color perception of human observers and QD-enhanced LCDs. The focus is on the visual perception of the spectrum produced by these nanoparticles in interaction with the display backlight. A research design with colorimetric experiments was developed to specifically address this issue, and a suitable research environment was created for this purpose. The colorimetric experiments include firstly, performance comparisons of different display calibration devices. A performance benchmarking of four selected QD-enhanced LCDs is performed before they are used for color matching experiments with individual observers., Les dispositifs d’affichage et de visualisation sont les interfaces les plus importantes entre l’information numérique et la perception humaine. Cette recherche examine et établit une corrélation entre, d’une part, la perception des couleurs par les observateurs humains et, d’autre part, les écrans LCD renforcés par des boîtes quantiques. L’accent est mis sur la perception visuelle du spectre produit par des nanoparticules en interaction avec le rétroéclairage de l’écran. Un plan de recherche comprenant des expériences colorimétriques a été élaboré pour traiter spécifiquement cette question, et un environnement de recherche approprié a été créé à cet effet. Les expériences colorimétriques comprennent, tout d’abord, des comparaisons de performance de différents dispositifs de calibrage d’écran. Une évaluation comparative des performances de quatre écrans sera effectuée, avant que ces derniers ne soient utilisés pour des expériences de comparaison des couleurs avec des observateurs individuels.

Display and visualization devices are the most important interfaces between digital information and human perception. This research discusses and correlates the color perception of human observers and QD-enhanced LCDs. The focus is on the visual perception of the spectrum produced by these nanoparticles in interaction with the display backlight. A research design with colorimetric experiments was developed to specifically address this issue, and a suitable research environment was created for this purpose. The colorimetric experiments include firstly, performance comparisons of different display calibration devices. A performance benchmarking of four selected QD-enhanced LCDs is performed before they are used for color matching experiments with individual observers.; Les dispositifs d’affichage et de visualisation sont les interfaces les plus importantes entre l’information numérique et la perception humaine. Cette recherche examine et établit une corrélation entre, d’une part, la perception des couleurs par les observateurs humains et, d’autre part, les écrans LCD renforcés par des boîtes quantiques. L’accent est mis sur la perception visuelle du spectre produit par des nanoparticules en interaction avec le rétroéclairage de l’écran. Un plan de recherche comprenant des expériences colorimétriques a été élaboré pour traiter spécifiquement cette question, et un environnement de recherche approprié a été créé à cet effet. Les expériences colorimétriques comprennent, tout d’abord, des comparaisons de performance de différents dispositifs de calibrage d’écran. Une évaluation comparative des performances de quatre écrans sera effectuée, avant que ces derniers ne soient utilisés pour des expériences de comparaison des couleurs avec des observateurs individuels.

This thesis investigated several approaches in order to improve the fundamental understanding of the electron transfer between quantum dots, metallic nanoparticles and large band semiconductors, through light trapping mechanisms in photonic architectures and plasmonic structures. Enhancement in light energy conversion in titanium dioxide (TiO2) photonic crystals relative to nanocrystalline TiO2 sensitized with Q-CdTe was investigated. In particular, additional gain due to the growth of type II QCdTe/CdSe was observed in selenide electrolyte. As an alternative approach, gold nanoparticules made by physical vapor deposition (PVD) and thermal annealing were coupled to a thin layer of TiO2. Photoelectrochemical measurements showed a decrease in the photocurrent generation from titanium dioxide under UV excitation. To understand this behavior, further studies were performed by coupling different sizes of gold nanoparticles with ZnO nanocrystals as a UV photocatalyst. This coupling achieved a photoluminescence enhancement and affected the photocatalytic degradation of methylene blue, depending on the size and loading quantity of gold nanoparticles. Finally, aluminum nanoparticles done by PVD and thermal annealing under controlled atmosphere were coupled to TiO2 thin film and their photocatalytic activity was investigated. Enhancement of the catalytic activity was observed due a resonant coupling between aluminum nanoparticles and TiO2 under UV excitation.; Le but de cette thèse a été de développer plusieurs approches pour améliorer la compréhension du processus de transfert d’électrons au sein de semi-conducteurs structurés ou pas et couplés à des boites quantiques ou à des nanostructures plasmoniques résonnantes dans l’UV-Visible. La conversion de l'énergie lumineuse dans des cristaux photoniques à base de TiO2 et en présence de boites quantiques de type CdTe a été explorée. En particulier, une amélioration significative du photocourant a été observée grâce notamment à la formation d’une coquille en CdSe qui améliore la stabilité photochimique du CdTe. Parallèlement, des nanoparticules d’or (NPOs) ont été fabriquées par dépôt physique en phase vapeur (DPV) sur un nanofilm de TiO2 cristallin. L'incorporation des NPOs a diminué la génération de photocourant par le TiO2 sous irradiation UV. Pour tenter de comprendre ce comportement, d'autres études ont été effectuées en couplant différentes tailles de NPOs avec des nanocristaux de ZnO. Des effets d’exaltation de la photoluminescence et d’inhibition de la photocatalyse ont été observés en fonction de la taille et de la quantité de NPOs introduites. Finalement, des NPs d’aluminium ont été synthétisées par DPV suivi d’un recuit thermique dans une atmosphère contrôlée. Ces NPs ont été couplées à un nanofilm de TiO2 avant d’étudier la performance catalytique du système hybride sous lumière UV, en présence du bleu de méthylène. Le couplage résonnant au sein du matériau hybride Al/TiO2 a permis notamment d’améliorer le taux de dégradation du bleu de méthylène sous excitation UV.

Optical multiplexing based on nanoparticles provides many advantages for multiparameter biosensing and imaging. However, the changes in one parameter also lead to changing of other parameters, and thus, color, lifetime, or intensity could not be used as an independent parameter, respectively. This thesis can be divided into two aspects. The first one focuses on developing time-resolved single-nanoparticle multiplexing based on Förster resonance energy transfer (FRET) from lanthanide complexes to quantum dot (QD) to fluorescent dyes. Systematical investigation of all different combinations with a broad range of numbers of donors and acceptors on QD are presented, and the experimental results are compared with theoretical modelling. The result do not only contribute to a full understanding of such complicated multi donor-acceptor energy transfer pathways on nanoparticles but also open the opportunity to use the models for developing new strategies to achieve the QD with independent tunable color, lifetime and intensity. The second aspect focuses on the energy transfer mechanism from Tb to gold nanoparticle (AuNP). Nanosurface energy transfer (NSET) proved to be an operational mechanism in PL quenching by AuNPs, which is important information for the development, characterization, and application of nanobiosensors based on PL quenching by AuNPs., Le multiplexage optique basé sur des nanoparticules offre de nombreux avantages pour la biodétection et l'imagerie à multiparamètres. Toutefois, les modifications apportées à un paramètre entraînent également la modification d’autres paramètres. Par conséquent, la couleur, la durée de vie ou l’intensité ne peuvent pas être utilisées, respectivement, comme paramètre indépendant. Cette thèse peut être divisée en deux aspects. Le premier concerne le développement d'un multiplexage à une seule nanoparticule avec un temps résolu, basé sur le transfert d'énergie par résonance de type Förster (FRET) des complexes de lanthanides aux points quantiques (QD) et ensuite aux colorants fluorescents. Une investigation systématique de toutes les différentes combinaisons avec une large gamme de donneurs et d'accepteurs sur le QD est présentée, et les résultats expérimentaux sont comparés à la modélisation théorique. Le résultat ne contribue pas seulement à une compréhension complète de ces voies de transfert d'énergie compliquée entre multi donneurs / accepteurs sur des nanoparticules, mais offre également la possibilité d'utiliser les modèles pour développer de nouvelles stratégies permettant de préparer le QD avec une couleur, une durée de vie et une intensité réglables de manière indépendante. Le deuxième aspect porte sur le mécanisme de transfert d'énergie du Tb à la nanoparticule d'or (AuNP). Le transfert d'énergie par nanosurface (NSET) s'est révélé être un mécanisme opérationnel pour l'extinction des PL par les AuNP, une information importante pour le développement, la caractérisation et l'application de nanobiocapteurs basés sur l'extinction des PL par les AuNP.

Smart materials can significantly alter their mechanical, thermal or electromagnetic, in response to external stimuli. They have enabled progress in many areas, including drug delivery, self-healing materials for coating applications, or display technologies. Among them, photochromic molecules have been used to modulate the light emitted by quantum dots. Moreover, it is well-known that plasmonic nanomaterials are able to enhance the emission of quantum dots. After a study of the photochromic molecules properties and of each couple of entities (quantum dots – photochromic molecules, metallic nanoparticles – photochromic molecules and metallic nanoparticles – quantum dots), we combine the three entities and demonstrate an optical control of the resonant coupling between metallic and semi-conductor nanoparticles. We experimentally show that the photoluminescence effects of the coupled system can be tuned from enhancement to quenching using a photochromic optical switch and theoretical calculations confirm our experimental findings, Les nouveaux matériaux intelligents peuvent altérer significativement leurs propriétés mécaniques, thermiques et/ou électromagnétiques en réponse à un stimuli externe. Ils trouvent leur utilité dans différents champs disciplinaires tels que la libération de médicaments, les matériaux auto-réparants pour les applications de revêtements ou encore les technologies d’affichage (comme les nouvelles télévisions). Parmi ces nouveaux matériaux, les molécules photochromiques sont utilisées pour moduler la lumière émise par des boîtes quantiques. De plus, il est bien connu que les nanomatériaux plasmoniques possèdent la capacité d’exalter l’émission lumineuse des boîtes quantiques. Après une étude des propriétés des molécules photochromiques et une étude de chaque couple d’entités (boîtes quantiques – molécules photochromiques, nanoparticules métalliques – molécules photochromiques et boîtes quantiques – nanoparticules métalliques), les trois entités sont combinées et l’étude démontre un contrôle optique du couplage résonant entre les nanoparticules métalliques et semi-conductrices. Il est montré expérimentalement que la photoluminescence du système couplé peut passer d’une inhibition à une exaltation en utilisant un commutateur optique photochromique. Des calculs théoriques viennent confirmer les résultats expérimentaux

Luminescent nanostructures with high emission efficiency and spatial resolution are of great interest for optics and photonics. Specifically in quantum optics, remarked as an attractive candidate for single photon sources, quantum dots (QDs) have shown promising quantum yield and stability. In this issue, the crucial point is to integrate QDs emitters with a spatially controlled manner into optical and plasmonic devices. In this thesis, photopolymer containing QDs with 3 different emission colors have been formulated and used for the fabrication of 1D, 2D and 3D nanostructures with sub-100 nm size by direct laser writing based on two-photon polymerization (TPP-DLW). The improvement of the spatial resolution of writing is realized through a strong confinement of the polymerization volume based on the use of free radical inhibitors. The results show that the smallest feature size of 3D polymer woodpiles could reach 60 nm with a period of 350 nm, which has never been reported in the fabrication via TPP-DLW using single laser emitting at 780 nm. Investigations showed that spatial resolution of writing is significantly improved in the presence of Qds. Photochemical and kinetics studies were performed to understand the effect of both inhibitors and Qds on the nanostructuring by TPP. Finally, the local integration of QDs into Ag nanowires, ion exchange-glass optical waveguides, Gold nanocubes and fiber tips was achieved. We believe that our results and approaches of nanofabrication will stimulated further promising works in nano-optics, Les nanostructures photoluminescentes à forte efficacité d’émission présentent un intérêt majeur en nano-optique. En particulier, les boîtes quantiques (BQs) sont d’excellents candidats pour obtenir des sources de photons uniques, lorsqu’elles sont insérées dans des cavités photoniques appropriées. Ainsi, l’intégration de ces nano-émetteurs avec un contrôle spatial parfait constitue un réel défi. Dans cette thèse, nous avons développé un photopolymère greffé sur des BQs de différentes couleurs d’émission, pour la photolithographie 3D à très haute résolution spatiale. Nous avons ainsi fabriqué des nanostructures 1D, 2D et 3D par photopolymérisation à 2 photons (PDP). Une amélioration significative de la résolution a été obtenue grâce à un très fort confinement du volume réactionnel suite à l’ajout des inhibiteurs de radicaux. Le plus petit motif polymère est inférieur à 60 nm, obtenu au sein de structures organisées type « tas de bois » de 350 nm de période. Il s’agit d’un record dans la fabrication 3D par PDP utilisant un seul laser à 780 nm. Nous avons également montré que la présence des BQs améliore significativement la résolution. Des études photochimiques et cinétiques ont été réalisées pour comprendre l’influence des inhibiteurs et des BQs sur la structuration. Finalement, nous avons montré la possibilité d’intégrer nos BQs de manière contrôlée sur des nano-fils d’argent, des guides d’onde, des nano-cubes d’or et des fibres optiques microlentillées. Nos résultats devront stimuler d’autres travaux prometteurs dans le domaine de la nano-optique

The pollution of hospital effluents by pharmaceutical drugs, requires the development of new treatment techniques. Among these processes, photocatalysis is one of the most efficient one and allows the remediation of this kind of pollution. However, metal oxides used for photocatalysis (TiO2, ZnO, …) can only be activated by UV light. The association of these oxides with quantum dots (QDs) creates an heterojunction, which not only allows to extend the activation spectrum of the photocatalyst to the visible region but also decreases the charge carriers recombinations. The first part of this work describes the development of a catalyst responding to solar light irradiation for the degradation of the Orange II dye. First, we characterized the heterojunction created between ZnO and the CuInS2/ZnS (ZCIS) QDs and evaluated their photocatalytic efficiency. This work was undertaken by evaluating the capacity of the ZnO/ZCIS catalyst to produce reactive oxygen species (ROS). In the second part, we studied the photodegradation of the antineoplastic agent Ifosfamide commonly found in hospital effluents. For this purpose, closed and agitated reactors but also microreactors were used. In both cases, Ifosfamide, and the compounds originating from its degradation, can be fully photodegraded under simulated light of weak intensity (5 mW/cm2) using the ZnO/ZCIS catalyst. In the case of microreactors, the deposition of the catalyst was optimized and its stability evaluated. Results obtained demonstrate that the ZnO/ZCIS catalyst can be reused, at least five times, without significant loss in activity, thus demonstrating its ability to be used in real photocatalytic applications, La pollution actuelle des effluents hospitaliers par des médicaments, nécessite le développement de nouvelles techniques de traitement, la photocatalyse étant l’une des plus efficaces pour remédier à ce type de pollution. Cependant, les oxydes métalliques utilisés pour la photocatalyse (TiO2, ZnO, …) ne sont activables que sous irradiation UV. L’association de ces oxydes à des Quantum Dots (QDs), crée une hétérojonction qui étend la zone d’activation du photocatalyseur vers les rayonnements visibles et diminue les recombinaisons des porteurs de charges. La première partie de ce travail décrit le développement d’un photocatalyseur activable sous irradiation solaire pour la dégradation du colorant Orange II. Nous avons d’abord caractérisé l’hétérojonction créée entre ZnO et les QDs CuInS2/ZnS (ZCIS) puis étudié leur efficacité photocatalytique, en regardant notamment leurs capacités à générer des espèces réactives de l’oxygène. Dans la seconde partie, nous avons évalué la photodégradation d’un agent anticancéreux, l’Ifosfamide, présent dans les effluents hospitaliers. Pour cela, des réacteurs fermés agités et des microréacteurs ont été utilisés. Dans les deux cas, l’Ifosfamide, ainsi que ses intermédiaires de dégradation, sont photodégradés efficacement par le catalyseur ZnO/ZCIS sous une irradiation solaire de faible intensité (5 mW/cm2). Dans le cas des microréacteurs, le dépôt du catalyseur dans le microcanal a été optimisé et sa stabilité évaluée. Les résultats montrent que le catalyseur ZnO/ZCIS est réutilisable cinq fois sans perte d’activité, témoignant d’une bonne recyclabilité, ce qui en fait un bon candidat pour des applications photocatalytiques

In recent years, microfluidics has become an attractive technology for the continuous flow synthesis of colloidal nanocrystals. This technology allows a good control of the synthesis parameters, a good reproducibility and the possibility of the application on a large scale. In a first part, we have developed continuous and ecological syntheses of the ZIF-8 crystals for the large scale, either with a monophasic or a biphasic flow (water/alkane). The microfluidic technology allows the fast synthesis (10 min) of ZIF-8 crystals over a wide size range (from ca. 300 to 900 nm) simply by varying the experimental parameters (flow rates, temperature,…). ZIF-8 crystals with the stable rhombic dodecahedron shape, of sodalite structure and with a high specific surface area (ca. 1700 m2.g-1) were obtained. Next, the catalytic properties of ZIF-8 crystals were evaluated. These particles were demonstrated to be an efficient heterogeneous catalyst for the Knoevenagel synthesis of α,β-unsaturated cyanoesters and of 3-cyanocoumarins using 2-hydroxy aromatic aldehydes and ethyl cyanoacetate as starting materials (yields ranging from 89 to 95%). The ZIF-8 particles can be recycled at least five times with negligible changes in catalytic performances. In the second part, we synthesized the Mn2+ or Cu+-doped CdS QDs coated with a ZnS shell in a tubular microreactor using a monophasic or a biphasic flow (water/alkane). Various experimental parameters (time, temperature, pH, molar ratio, concentration and nature of the starting materials) were evaluated to optimize the optical properties of the dots. The obtained Mn2+ doped CdS QDs exhibited a photoluminescence emission related to the 4T1 → 6A1 transition with quantum yields higher than 10%. The introduction of a ZnS shell with the monophasic flow allows to improve the optical properties and to reduce the surface defects of the 6% Mn:CdS/ZnS QDs (strong emission at 590 nm and quantum yields of ca. 20%). The introduction of a ZnS shell on the surface of Cu doped CdS QDs does not significantly improve the quantum yields. Finally, the synthesis of Mn2+-doped ZnS QDs with monophasic or biphasic flow (water/alkane) was developed. The dots have a photoluminescence quantum yield of 13% if they are prepared in a monophasic water flow; Au cours de ces dernières années, la microfluidique est devenue une technologie attrayante pour la synthèse en écoulement continu de dispersions colloïdales de nanocristaux. Ce procédé permet un contrôle optimal des paramètres de synthèse, offre une très bonne reproductibilité, et la possibilité de transposition à grande échelle. Dans une première partie, nous avons développé des synthèses microfluidiques et écologiques de cristaux ZIF 8, adaptables à une grande échelle de production, avec un écoulement monophasique ou biphasique (eau/alcane). La technologie microfluidique permet la synthèse rapide (10 min) de cristaux ZIF-8 avec une large variation de taille de particules (de 300 à 900 nm) simplement en faisant varier les paramètres expérimentaux (débit, température, ...). Les cristaux de ZIF-8 obtenus sont de forme géométrique dodécaèdrique rhombique, de structure cristalline sodalite et leur surface spécifique est d’environ 1700 m2/g. Puis, les propriétés catalytiques des particules ZIF-8 ont été évaluées. Des 3-cyanocoumarines et des cyanoesters α,β-insaturés ont été synthétisés avec des rendements variant de 89 à 95% via la réaction de Knoevenagel utilisant les particules ZIF-8 comme catalyseur hétérogène. Les particules de ZIF-8 peuvent être recyclées au minimum cinq fois. Dans la seconde partie de ce mémoire, nous avons synthétisé des QDs CdS dopé Mn2+ et Cu+ recouverts d’une coquille ZnS en microréacteur tubulaire avec un écoulement monophasique ou biphasique (eau/alcane). Différents paramètres expérimentaux (temps de séjour, température, pH, rapport molaire des précurseurs, concentration et nature des précurseurs, …) ont été évalués afin d’optimiser les propriétés optiques. Les QDs CdS dopé Mn2+ présentent uniquement l’émission de fluorescence liée à la transition 4T1→6A1 et leur rendement quantique de fluorescence est voisin de 10%. L’introduction d’une coquille ZnS en écoulement monophasique permet d’améliorer les propriétés optiques et de réduire les défauts des surfaces des QDs 6%Mn:CdS/ZnS (émission à 590 nm et rendement quantique de 20 %). L’introduction d’une coquille ZnS à la périphérie des QDs Cu:CdS ne permet pas d’améliorer de manière significative le rendement quantique de fluorescence. Dans la dernière partie, la synthèse en microréacteur avec écoulement monophasique ou biphasique (eau/alcane) de QDs ZnS dopé Mn2+ a été développée. Les QDs obtenus possèdent un rendement quantique de 13% s’ils sont préparés en écoulement monophasique

In recent years, microfluidics has become an attractive technology for the continuous flow synthesis of colloidal nanocrystals. This technology allows a good control of the synthesis parameters, a good reproducibility and the possibility of the application on a large scale. In a first part, we have developed continuous and ecological syntheses of the ZIF-8 crystals for the large scale, either with a monophasic or a biphasic flow (water/alkane). The microfluidic technology allows the fast synthesis (10 min) of ZIF-8 crystals over a wide size range (from ca. 300 to 900 nm) simply by varying the experimental parameters (flow rates, temperature,…). ZIF-8 crystals with the stable rhombic dodecahedron shape, of sodalite structure and with a high specific surface area (ca. 1700 m2.g-1) were obtained. Next, the catalytic properties of ZIF-8 crystals were evaluated. These particles were demonstrated to be an efficient heterogeneous catalyst for the Knoevenagel synthesis of α,β-unsaturated cyanoesters and of 3-cyanocoumarins using 2-hydroxy aromatic aldehydes and ethyl cyanoacetate as starting materials (yields ranging from 89 to 95%). The ZIF-8 particles can be recycled at least five times with negligible changes in catalytic performances. In the second part, we synthesized the Mn2+ or Cu+-doped CdS QDs coated with a ZnS shell in a tubular microreactor using a monophasic or a biphasic flow (water/alkane). Various experimental parameters (time, temperature, pH, molar ratio, concentration and nature of the starting materials) were evaluated to optimize the optical properties of the dots. The obtained Mn2+ doped CdS QDs exhibited a photoluminescence emission related to the 4T1 → 6A1 transition with quantum yields higher than 10%. The introduction of a ZnS shell with the monophasic flow allows to improve the optical properties and to reduce the surface defects of the 6% Mn:CdS/ZnS QDs (strong emission at 590 nm and quantum yields of ca. 20%). The introduction of a ZnS shell on the surface of Cu doped CdS QDs does not significantly improve the quantum yields. Finally, the synthesis of Mn2+-doped ZnS QDs with monophasic or biphasic flow (water/alkane) was developed. The dots have a photoluminescence quantum yield of 13% if they are prepared in a monophasic water flow, Au cours de ces dernières années, la microfluidique est devenue une technologie attrayante pour la synthèse en écoulement continu de dispersions colloïdales de nanocristaux. Ce procédé permet un contrôle optimal des paramètres de synthèse, offre une très bonne reproductibilité, et la possibilité de transposition à grande échelle. Dans une première partie, nous avons développé des synthèses microfluidiques et écologiques de cristaux ZIF 8, adaptables à une grande échelle de production, avec un écoulement monophasique ou biphasique (eau/alcane). La technologie microfluidique permet la synthèse rapide (10 min) de cristaux ZIF-8 avec une large variation de taille de particules (de 300 à 900 nm) simplement en faisant varier les paramètres expérimentaux (débit, température, ...). Les cristaux de ZIF-8 obtenus sont de forme géométrique dodécaèdrique rhombique, de structure cristalline sodalite et leur surface spécifique est d’environ 1700 m2/g. Puis, les propriétés catalytiques des particules ZIF-8 ont été évaluées. Des 3-cyanocoumarines et des cyanoesters α,β-insaturés ont été synthétisés avec des rendements variant de 89 à 95% via la réaction de Knoevenagel utilisant les particules ZIF-8 comme catalyseur hétérogène. Les particules de ZIF-8 peuvent être recyclées au minimum cinq fois. Dans la seconde partie de ce mémoire, nous avons synthétisé des QDs CdS dopé Mn2+ et Cu+ recouverts d’une coquille ZnS en microréacteur tubulaire avec un écoulement monophasique ou biphasique (eau/alcane). Différents paramètres expérimentaux (temps de séjour, température, pH, rapport molaire des précurseurs, concentration et nature des précurseurs, …) ont été évalués afin d’optimiser les propriétés optiques. Les QDs CdS dopé Mn2+ présentent uniquement l’émission de fluorescence liée à la transition 4T1→6A1 et leur rendement quantique de fluorescence est voisin de 10%. L’introduction d’une coquille ZnS en écoulement monophasique permet d’améliorer les propriétés optiques et de réduire les défauts des surfaces des QDs 6%Mn:CdS/ZnS (émission à 590 nm et rendement quantique de 20 %). L’introduction d’une coquille ZnS à la périphérie des QDs Cu:CdS ne permet pas d’améliorer de manière significative le rendement quantique de fluorescence. Dans la dernière partie, la synthèse en microréacteur avec écoulement monophasique ou biphasique (eau/alcane) de QDs ZnS dopé Mn2+ a été développée. Les QDs obtenus possèdent un rendement quantique de 13% s’ils sont préparés en écoulement monophasique

Phototransistor is a novel type of photodetector with special MOSFET structure which can not only convert absorbed light into variation of current but also self-amplify this photocurrent. Especially, with continual advances in quantum dots' (QDs) synthesis, the unique optical-electrical characters reinforce absorption coefficient and electron-hole's generation by easy integrated processes. In this thesis, the infrared PbS QDs with wide infrared (IR) absorption (600-1400 nm) and high efficiency were synthesized to be blended with SU8 gate insulator of Low-Temperature-Poly-Silicon (LTPS) TFTs. Through using this hybrid photo-sensing gate insulator, this LTPS TFTs can still obtain excellent electrical performance such as enough mobility (3.1 cm2/Vs), stable TFT's characters, reasonable on/off ratio (104~105) and subthreshold voltage (3.2 V/Dec). Moreover, under incident IR light's exposure, the high responsivity (1800 A/W) and not negligible responsivity (13 A/W) can be found at 760 nm and 1300 nm respectively. In addition, the photosensitivity also reaches up to 80 and the response time is approximately 30 ms during a pulsed IR signal's scanning. It takes concrete steps forward for the broad application of IR phototransistor.; Le phototransistor est un nouveau type de photo-détecteur avec une structure MOSFET spéciale qui peut non seulement convertir la lumière absorbée en variation de courant, mais également auto-amplifier ce photo-courant. En particulier, avec des progrès continus dans la synthèse des points Quantum Dots (QDs), les caractères optiques et électriques uniques renforcent le coefficient d'absorption et la génération des trous d'électrons par des processus intégrés faciles. Dans cette thèse, on a synthétisé les PdS infrarouges PbS avec une large absorption infrarouge (IR) (600-1400 nm) et un rendement élevé pour être mélangés avec l'isolateur de porte SU8 des TFT à faible température de poly-silicium (LTPS). Grâce à l'utilisation de cet isolateur de porte photo-sensoriel hybride, ces LTPS TFT peuvent encore obtenir d'excellentes performances électriques telles qu'une mobilité suffisante (3.1 cm2 / Vs), des caractères TFT stables, un rapport marche / arrêt raisonnable (104 ~ 105) et une tension sous-seuil /Déc). De plus, en cas d'exposition à la lumière infrarouge incidente, la sensibilité élevée (1800 A/W) et la sensibilité non négligeable (13 A/W) se trouvent respectivement à 760 nm et 1300 nm. De plus, la photosensibilité atteint également jusqu'à 80 et le temps de réponse est d'environ 30 ms pendant un balayage du signal IR pulsé. Elle prend des mesures concrètes pour l'application générale du phototransistor IR.

In recent years, tremendous advances in nanotechnology and materials science have led to the synthesis of many new nanoparticles without really knowing all the properties associated with their dimensions. The first part of our work aims to evaluate the risks and problems associated with nanomaterials, in terms of toxicity, using ZnO nanoparticles. We first studied the ability of these nanoparticles to produce reactive oxygen species (ROS) under UV irradiation using three ZnO-based quantum dots (QDs) as models, ZnO, ZnO doped with Cu2+ ions and ZnO with chimisorbed Cu2+ ions at their periphery. The three QDs have a strong capacity of generating ROS but those modified with Cu2+ at their surface were found the be the highest producers. These dots were also found to inhibit more markedly the growth of the E. coli bacteria. The toxicity does neither depend on the amount of photo-generated ROS nor on the amount of Zn(+2) leaked by the QDs, thus indicating that a more complex mechanism should be considered. In a second part, we tried to improve the photocatalytic efficiency of ZnO nanorods by associating these nanomaterials with reduced graphene oxide (rGO). ZnO/rGO composites were prepared by a solvothermal method and applied for the photodegradation of Orange II used as model pollutant. Results obtained demonstrate that the ZnO/rGO photocatalyst is highly efficient under solar and under visible light irradiation and weakly sensitive to pH changes and to the presence of perturbators in the reaction medium. Finally, the photocatalyst is stable and can be reused up to ten times without significant loss of catalytic activity.; Ces dernières années, les énormes progrès réalisés en nanotechnologie ainsi qu’en science des matériaux ont conduit à la préparation de nombreuses nouvelles nanoparticules sans réellement connaître l’ensemble des propriétés associées à leurs dimensions. La première partie de notre travail vise à évaluer les risques et les problèmes associés aux nanomatériaux, en termes de toxicité, en utilisant des nanoparticules de ZnO. Nous avons tout d’abord étudié la capacité de ces nanoparticules à générer des espèces réactives d’oxygènes (EROs) sous irradiation UV en utilisant trois types des quantum dots (QDs) comme modèles, ZnO, ZnO dopé avec des ions Cu2+ et ZnO avec des ions Cu2+ adsorbés à sa surface. Les trois types des QDs ont montré une forte capacité à générer des EROs mais ceux modifiés par les ions Cu2+ en périphérie sont les plus producteurs. Ces QDs inhibent également le plus fortement la croissance de la bactérie E. coli. La toxicité n’est cependant pas dépendante des EROs photo-produits ni du zinc (+2) libéré par les QDs et montre qu’un mécanisme plus complexe doit être considéré. Dans une second partie, nous avons tenté d’améliorer l’activité photocatalytique de nanobâtonnets de ZnO en les associant à de l’oxyde de graphène réduit (rGO). Des nanocomposites ZnO/rGO ont été préparés par voie solvothermale et utilisés pour la phototodégradation du colorant Orange II comme modèle de polluant. Les résultats obtenus montrent que le photocatalyseur ZnO/rGO est très efficace sous irradiation solaire ou visible et qu’il est peu sensible à des variations de pH ou à la présence de perturbateurs dans le milieu. Finalement, le photocatalyseur est très stable et peut être réutilisé plus de dix fois sans perte notable d’activité.

Biomedicine and biophotonics related businesses are currently growing at a breathtaking pace, thereby comprising one of the fastest growing sectors of innovative economy. This sector is truly interdisciplinary, including, very prominently, the development of novel nanomaterials, light sources, or novel device/equipment concepts to carry out photon conversion or interaction. The great importance of disease diagnosis at a very early stage and of the individual treatment of patients requires a carefully targeted therapy and the ability to induce cell death selectively in diseased cells. Despite the tremendous progress achieved by using quantum dots or organic molecules for bio-imaging and drug delivery, some problems still remain to be solved: increased selectivity for tumor accumulation, and enhancement of treatment efficiency. Other potential problems include cyto- and genotoxicity, slow clearance and low chemical stability. Significant expectations are now related to novel classes of inorganic materials, such as silicon-based or carbon-based nanoparticles, which could exhibit more stable and promising characteristics for both medical diagnostics and therapy. For this reason, new labeling and drug delivery agents for medical application is an important field of research with strongly-growing potential.The 5 types of group IV nanoparticles had been synthesized by various methods. First one is the porous silicon, produced by the electrochemical etching of bulk silicon wafer. That well-known technique gives the material with remarkably bright photoluminescence and the complicated porous structure. The porous silicon particles are the agglomerates of the small silicon crystallites with 3nm size. Second type is 20 nm crystalline silicon particles, produced by the laser ablation of the bulk silicon in water. Those particles have lack of PL under UV excitation, but they can luminesce under 2photon excitation conditions. 3rd type of the particles is the 8 nm nanodiamonds, La biomédecine et la biophotonique sont des champs de recherches en plein expansion qui grandissent à vive allure, constituant un secteur entier d'activités novatrices. Ce secteur, vraiment interdisciplinaire, comprend le développement de nouveaux nanomatériaux, de sources lumineuses et l'élaboration de nouveaux concepts, de dispositifs/équipements pour quantifier la conversion de photons et leurs interactions. L'importance décisive du diagnostic précoce et du traitement individuel des patients exige des thérapies soigneusement ciblées et la capacité de provoquer sélectivement la mort cellulaire des cellules malades. Malgré les progrès spectaculaires réalisés en utilisant les points quantiques ou des molécules biologiques organiques pour l'imagerie biologique et la libération ciblée de médicaments, plusieurs problèmes restent à résoudre : obtenir une sélectivité accrue pour une accumulation spécifique dans les tumeurs et une amélioration de l'efficacité des traitements. D'autres problèmes incluent la cytotoxicité et la génotoxicité, l'élimination lente et la stabilité chimique imparfaite. Des espérances nouvelles sont portées par de nouvelles classes de matériaux inorganiques comme les nanoparticules à base de silicium ou à base de carbone, qui pourraient faire preuves de caractéristiques de stabilité plus prometteuses tant pour le diagnostic médical que pour la thérapie. Pour cette raison, la découverte de nouveaux agents de marquage et de transport de médicaments représente un champ important de la recherche avec un potentiel de croissance renforcé

Biomedicine and biophotonics related businesses are currently growing at a breathtaking pace, thereby comprising one of the fastest growing sectors of innovative economy. This sector is truly interdisciplinary, including, very prominently, the development of novel nanomaterials, light sources, or novel device/equipment concepts to carry out photon conversion or interaction. The great importance of disease diagnosis at a very early stage and of the individual treatment of patients requires a carefully targeted therapy and the ability to induce cell death selectively in diseased cells. Despite the tremendous progress achieved by using quantum dots or organic molecules for bio-imaging and drug delivery, some problems still remain to be solved: increased selectivity for tumor accumulation, and enhancement of treatment efficiency. Other potential problems include cyto- and genotoxicity, slow clearance and low chemical stability. Significant expectations are now related to novel classes of inorganic materials, such as silicon-based or carbon-based nanoparticles, which could exhibit more stable and promising characteristics for both medical diagnostics and therapy. For this reason, new labeling and drug delivery agents for medical application is an important field of research with strongly-growing potential.The 5 types of group IV nanoparticles had been synthesized by various methods. First one is the porous silicon, produced by the electrochemical etching of bulk silicon wafer. That well-known technique gives the material with remarkably bright photoluminescence and the complicated porous structure. The porous silicon particles are the agglomerates of the small silicon crystallites with 3nm size. Second type is 20 nm crystalline silicon particles, produced by the laser ablation of the bulk silicon in water. Those particles have lack of PL under UV excitation, but they can luminesce under 2photon excitation conditions. 3rd type of the particles is the 8 nm nanodiamonds, La biomédecine et la biophotonique sont des champs de recherches en plein expansion qui grandissent à vive allure, constituant un secteur entier d'activités novatrices. Ce secteur, vraiment interdisciplinaire, comprend le développement de nouveaux nanomatériaux, de sources lumineuses et l'élaboration de nouveaux concepts, de dispositifs/équipements pour quantifier la conversion de photons et leurs interactions. L'importance décisive du diagnostic précoce et du traitement individuel des patients exige des thérapies soigneusement ciblées et la capacité de provoquer sélectivement la mort cellulaire des cellules malades. Malgré les progrès spectaculaires réalisés en utilisant les points quantiques ou des molécules biologiques organiques pour l'imagerie biologique et la libération ciblée de médicaments, plusieurs problèmes restent à résoudre : obtenir une sélectivité accrue pour une accumulation spécifique dans les tumeurs et une amélioration de l'efficacité des traitements. D'autres problèmes incluent la cytotoxicité et la génotoxicité, l'élimination lente et la stabilité chimique imparfaite. Des espérances nouvelles sont portées par de nouvelles classes de matériaux inorganiques comme les nanoparticules à base de silicium ou à base de carbone, qui pourraient faire preuves de caractéristiques de stabilité plus prometteuses tant pour le diagnostic médical que pour la thérapie. Pour cette raison, la découverte de nouveaux agents de marquage et de transport de médicaments représente un champ important de la recherche avec un potentiel de croissance renforcé

In recent years, tremendous advances in nanotechnology and materials science have led to the synthesis of many new nanoparticles without really knowing all the properties associated with their dimensions. The first part of our work aims to evaluate the risks and problems associated with nanomaterials, in terms of toxicity, using ZnO nanoparticles. We first studied the ability of these nanoparticles to produce reactive oxygen species (ROS) under UV irradiation using three ZnO-based quantum dots (QDs) as models, ZnO, ZnO doped with Cu2+ ions and ZnO with chimisorbed Cu2+ ions at their periphery. The three QDs have a strong capacity of generating ROS but those modified with Cu2+ at their surface were found the be the highest producers. These dots were also found to inhibit more markedly the growth of the E. coli bacteria. The toxicity does neither depend on the amount of photo-generated ROS nor on the amount of Zn(+2) leaked by the QDs, thus indicating that a more complex mechanism should be considered. In a second part, we tried to improve the photocatalytic efficiency of ZnO nanorods by associating these nanomaterials with reduced graphene oxide (rGO). ZnO/rGO composites were prepared by a solvothermal method and applied for the photodegradation of Orange II used as model pollutant. Results obtained demonstrate that the ZnO/rGO photocatalyst is highly efficient under solar and under visible light irradiation and weakly sensitive to pH changes and to the presence of perturbators in the reaction medium. Finally, the photocatalyst is stable and can be reused up to ten times without significant loss of catalytic activity., Ces dernières années, les énormes progrès réalisés en nanotechnologie ainsi qu’en science des matériaux ont conduit à la préparation de nombreuses nouvelles nanoparticules sans réellement connaître l’ensemble des propriétés associées à leurs dimensions. La première partie de notre travail vise à évaluer les risques et les problèmes associés aux nanomatériaux, en termes de toxicité, en utilisant des nanoparticules de ZnO. Nous avons tout d’abord étudié la capacité de ces nanoparticules à générer des espèces réactives d’oxygènes (EROs) sous irradiation UV en utilisant trois types des quantum dots (QDs) comme modèles, ZnO, ZnO dopé avec des ions Cu2+ et ZnO avec des ions Cu2+ adsorbés à sa surface. Les trois types des QDs ont montré une forte capacité à générer des EROs mais ceux modifiés par les ions Cu2+ en périphérie sont les plus producteurs. Ces QDs inhibent également le plus fortement la croissance de la bactérie E. coli. La toxicité n’est cependant pas dépendante des EROs photo-produits ni du zinc (+2) libéré par les QDs et montre qu’un mécanisme plus complexe doit être considéré. Dans une second partie, nous avons tenté d’améliorer l’activité photocatalytique de nanobâtonnets de ZnO en les associant à de l’oxyde de graphène réduit (rGO). Des nanocomposites ZnO/rGO ont été préparés par voie solvothermale et utilisés pour la phototodégradation du colorant Orange II comme modèle de polluant. Les résultats obtenus montrent que le photocatalyseur ZnO/rGO est très efficace sous irradiation solaire ou visible et qu’il est peu sensible à des variations de pH ou à la présence de perturbateurs dans le milieu. Finalement, le photocatalyseur est très stable et peut être réutilisé plus de dix fois sans perte notable d’activité.

Les nanoparticules (NPs) sont définies comme des particules ayant au moins une dimension comprise entre 1 à 100 nanomètres. Plusieurs études in vitro et in vivo indiquent que les NPs pourraient constituer un risque potentiel pour la santé des personnes les synthétisant ou les manipulant lors de leur incorporation dans d’autres matériaux. La nanotoxicologie est un domaine de recherche émergeant. Les propriétés physico-chimiques particulières des NPs sont responsables d’interférences non spécifiques entre les nanomatériaux et certains des composants des essais in vitro pouvant mener à de faux résultats. L’inhalation a été identifiée comme une voie d’exposition présentant un risque important de toxicité. Dans le cadre de ce projet, nous avons utilisé la lignée de cellules épithéliales alvéolaires humaines, A549. Nous avons étudié chez cette lignée les conséquences de l’exposition aux points quantiques (PQs), NPs d’intérêt pour leurs applications potentielles en médecine (nanovecteur ou nanosonde). La mise au point des conditions expérimentales (interférence entre l’essai LDH et le milieu de culture) a permis de valider les essais de cytotoxicité MTS et LDH en présence des PQs. Nous avons montré que les PQs présentaient une cytotoxicité à court et long terme, et nous avons par la suite étudié un des mécanismes de toxicité potentielle, la mesure du cadmium (Cd2+) libéré des PQs. Nous avons déterminé que la mesure du Cd2+ comportait plusieurs interférences qui invalident cet essai. En conclusion, notre étude a permis d’identifier des interférences qui remettent en question plusieurs conclusions d’études publiées qui n’ont pas vérifié l’existence de telles interférences., Nanoparticles (NPs) are defined as particles with a diameter ranging from 1 to 100 nm. Several studies have suggested or demonstrated that NPs are a health risk factor for workers handling nanomaterials or for the general population using products containing NPs. Nanotoxicology is a new field of research. The particular physicochemical properties of NPs have revealed unexpected interferences of these nanomaterials with components of cytotoxic assays leading to false positive or negative interpretations. Inhalation being one of the most potential risk of NPs exposures, in this project, in vitro experiments were performed with the human alveolar epithelial cell line A549. Quantum dots (QDs) have been selected over other NPs because of their potential applications in medicine as nanovectors or nanoprobes. We have first validated the use of nanocytotoxic assays (LDH and MTS with QDs), and found that LDH assay interacts with components of the cell culture medium. A protocol established to counteract this interference has allowed demonstrating that both short and long term exposures to QDs are cytotoxic. We next addressed the underlying mechanisms of QDs nanotoxicity by determining concentrations of free cadmium potentially released from QDs when interacting with cells. We found that the cadmium assay has several interferences which invalidated the use of this assay. In conclusion, our study has allowed to identify several interferences with that call into question conclusions of published studies which have not examined these potential interferences.

For this thesis, I have realised some experimental works using electron microscopy and electron spectroscopies for the study of plasmonic nanostructures and semiconductor nanocrystals . The aim being to study their optical properties with spatial resolutions of the order of a few nm. At this level it is possible to observe the electric near-field associated to the localised surface plasmon resonances supported by metallic nanostructures . So I was able to study the effect due to the presence of roughness on single gold nanorods and I have found that their presence locally alterate the structure of the electric near-field . Combined measurement of electron energy loss spectroscopy (EELS ) and cathodoluminescence spectroscopy were used to compare the near-field and far-field responses respectively. A study by EELS on the coupling between two metal nanorods positioned end to end and separated by a disance of tens of nanometers was used to map the localisation of hybridised modes separately on each branch of the dimers. Finally, comparative studies of cathodoluminescence and photoluminescence on single quantum dots have shown the equivalence of the information collected by these two techniques for such light emitters, J'ai réalisé pour cette thèse des travaux expérimentaux à l'aide de la microscopie et de la spectroscopie électronique portant sur l'étude de nanostructures plasmoniques et de nanocristaux semi-conducteurs. Le but étant d'etudier leurs propriétés optiques sur des dimensions spatiales de l'ordre du nm. A cette échelle il est possible d'observer le champs proche électrique associé aux modes de résonances plasmons de surface supportées par des nanostructures métalliques. Ainsi j'ai pu étudier l'effet de la présence de rugosités sur des nano-bâtonnets d'or et constater que leur présence modifiait localement la structure du champs proche électrique. Des mesures combinées par spectroscopie de perte d'énergie des électrons (EELS) et de cathodoluminescence ont permis de comparer les réponses mesurées en champs proches à celle effectuées en champs lointain. Une étude faite par EELS portant sur le couplage entre deux nano-bâtonnets métalliques positionnés bout à bout et séparés par une distance de quelques dizaines de nanomètres a permis de cartographier la localisation de modes hybridés séparément sur chaque branche. Enfin des études comparatives de cathodoluminescence et de photoluminescence sur des points quantiques isolés ont permis de constater l'équivalence de l'information collectées par ces deux techniques sur ce type d'émetteurs de lumière

Sentinel lymph node (SLN) biopsy is a reliable technique for the diagnosis of metastases in breast cancer. However, the tracers used (blue dye and radiocolloid) are not optimal because they can cause allergic reactions and major costs in waste processing. Our strategy was to use near-infrared emitting nanoparticles for the mapping of SLN: indium-based Quantum Dots (QDs) and cyanine 7 embedded in silica nanoparticles (SiNP). We investigated indium-based QDs, which are presumed to be less toxic than their cadmium-based counterparts. Considering that SLN mapping is impaired if lymph nodes are invaded by metastatic cells, we therefore used a murine model of mammary carcinoma with lymphatic metastases. Metastatic cells did not influence the migration of QDs in the SLN since no difference in fluorescence intensity could be observed between healthy and metastatic SLN. The biodistribution study concluded that the major organs of retention were the injection point and lymph nodes whereas liver and spleen accumulated fewer QDs. The cytotoxicity tests demonstrated a weak in vitro toxicity of indium- compared to cadmium-based QDs. SiNP have been already used for tumor imaging but reports on the mapping of SLN with near-infrared emitting SiNP are sparse. The benefits of the encapsulation of the hydrophobic near-infrared emitting fluorophore cyanine 7 included a better retention in the SLN and a reduced in vitro toxicity compared to free fluorophore. The in vivo toxicity in mice was followed during 3 months after injection and did not reveal any signs of general or hepatic toxicity. Both fluorescent nanoparticles are thus well adapted for the mapping of the SLN and could be a favourable substitute to the actually tracers., La biopsie du ganglion sentinelle (GS) est actuellement la technique de référence pour le diagnostic des métastases ganglionnaires du cancer du sein. Cependant, les traceurs utilisés pour la cartographie du GS (colorant bleu et radiocolloïde) ne sont pas idéaux et peuvent occasionner des réactions allergiques et engendrer des coûts importants. Une alternative à l'utilisation de ces traceurs repose sur le repérage du GS par imagerie de fluorescence proche infrarouge à l'aide de nanoparticules. Deux types de nanoparticules ont été étudiés : les Quantum Dots (QDs) à base d'indium et les nanoparticules de silice (NPSi) renfermant de la cyanine 7. Notre étude s'est basée sur des QDs-indium, dont la toxicité est supposée être plus faible que celle des QDs à base de cadmium. La visualisation du GS par les traceurs actuels étant altérée par l'envahissement métastatique du ganglion, un modèle murin de carcinome mammaire présentant des métastases ganglionnaires a été utilisé. La présence de cellules métastatiques dans le ganglion n'affecte pas la migration des QDs puisqu'aucune différence d'intensité de fluorescence n'a pu être détectée entre les ganglions sains et les ganglions envahis. L'étude de biodistribution a mis en évidence une capture majeure des QDs au point d'injection et dans les ganglions ainsi qu'une plus faible concentration dans le foie et la rate. La toxicité des QDs a été évaluée in vitro et a démontré une toxicité fortement réduite des QDs-indium par rapport aux QDs-cadmium. Les NPSi ont été largement appliquée à l'imagerie tumorale mais les études portant sur la visualisation du GS sont peu nombreuses. Les avantages de l'encapsulation de la cyanine 7, fluorophore hydrophobe émettant dans le proche infrarouge, dans des NPSi comprennent notamment une meilleure rétention dans le GS et une toxicité in vitro considérablement limitée par rapport au fluorophore libre. Les souris ont été suivies pendant 3 mois après injection de NPSi et aucun signe de toxicité générale ou hépatique n'a pu être décelé. Ces deux types de nanoparticules fluorescentes sont particulièrement bien adaptés à la cartographie du GS et pourraient avantageusement remplacer les traceurs employés actuellement.

Sentinel lymph node (SLN) biopsy is a reliable technique for the diagnosis of metastases in breast cancer. However, the tracers used (blue dye and radiocolloid) are not optimal because they can cause allergic reactions and major costs in waste processing. Our strategy was to use near-infrared emitting nanoparticles for the mapping of SLN: indium-based Quantum Dots (QDs) and cyanine 7 embedded in silica nanoparticles (SiNP). In a murine model of mammary carcinoma, all SLN containing lymphatic metastases could be visualized with fluorescent indium-based QDs. The biodistribution study concluded that the major organs of retention were the injection point and lymph nodes whereas liver and spleen accumulated fewer QDs. The cytotoxicity tests demonstrated a weak in vitro toxicity of indium- compared to cadmium-based QDs. SiNP show several advantages over free fluorophore such as biocompatibility, better retention in the SLN and greatest photophysical properties. SLN could be mapped as soon as 5 minutes after SiNP injection. The in vivo toxicity in mice was followed during 3 months after injection and did not reveal any signs of general or hepatic toxicity. Both fluorescent nanoparticles are thus well adapted for the mapping of the SLN and could be a favourable substitute to the actually tracers; La biopsie du ganglion sentinelle (GS) est actuellement la technique de référence pour le diagnostic des métastases ganglionnaires du cancer du sein. Cependant, les traceurs utilisés pour la cartographie du GS (colorant bleu et radiocolloïde) ne sont pas idéaux et peuvent occasionner des réactions allergiques et engendrer des coûts importants. Une alternative à l'utilisation de ces traceurs repose sur le repérage du GS par imagerie de fluorescence proche infrarouge à l'aide de nanoparticules. Deux types de nanoparticules ont été étudiés : les Quantum Dots (QDs) à base d'indium et les nanoparticules de silice (NPSi) renfermant de la cyanine 7. Dans un modèle murin de carcinome mammaire, tous les GS envahis par les métastases ont pu être visualisés grâce à la fluorescence des QDs-indium. L'étude de biodistribution a mis en évidence une capture majeure des QDs au point d'injection et dans les ganglions associée à une faible concentration dans le foie et la rate. La toxicité des QDs a été évaluée in vitro et a démontré une toxicité fortement réduite des QDs-indium par rapport aux QDs-cadmium. Les NPSi présentent les avantages suivants : biocompatibilité, amélioration de la rétention dans le ganglion et des propriétés photophysiques par rapport au fluorophore libre. Le GS est rapidement visualisable par fluorescence suite à l'injection de NPSi. Le suivi des souris, pendant 3 mois post-injection, n'a révélé aucun signe de toxicité générale ou hépatique. Ces deux types de nanoparticules fluorescentes sont particulièrement bien adaptés à la cartographie du GS et pourraient avantageusement remplacer les traceurs employés actuellement

In recent years, the fabrication of novel ultrathin film systems featuring multi-functionalities has been extensively studied due to their potential applications in photonics, sensors and solar cells. In a general sense, the primary goal of the present thesis was to develop dye-sensitized ultrathin film-modified electrodes based on the layer-by-layer methodology for future light energy conversion applications. In this work, we show that stable and uniform ultrathin multilayer films were successfully assembled by the electrostatic adsorption of alternating monolayer of poly-L-lysine (pLys) and poly-L-glutamic acid onto modified gold electrodes. The multilayer films become electroactive when ferri/ferrocyanide ions are loaded into the film and behave as photoactive when sensitized by Cadmium selenide (CdSe) quantum dots. Photocurrent responses originating from the CdSe sensitized ultrathin multilayer film are observed and were dependent on the applied potential, the thickness of the film and the presence of quenchers in the organic phase. From the obtained photocurrent and the kinetic analysis, two different regimes were observed for the potential distribution in the film: (i) the strong potential dependence regime observed in case of thin films where the system reacts as a modified electrode and (ii) the weak potential dependence regime observed in case of thick films where the potential drop occurs mainly in the first 5 layers and the system behave as supported Two Immiscible Electrolyte Solutions (ITIES). Thereafter, three-dimensional assembly of nanoparticles and pLys was found to be an efficient way to increase the photocurrent efficiency of the system. Large photocathodic and photoanodic currents were recorded in the case of CdSe and CdSe/CdS sensitized films, respectively. The kinetic analysis of photoinduced processes and coupled reactions revealed that the multilayer films behave as one electronic unit, i.e. homogeneous nanoporous semiconducting photoelectrodes. When sensitizing the multilayer film by porphyrin molecules instead of CdSe quantum dots, mainly cathodic photocurrent is observed and is dependent on the applied potential and the thickness of the film. Depending its thickness, the films vary from that of a modified electrode to that of a supported liquid film. Under illumination, the maximum photocurrent responses were reached only after five bilayers and the photocurrent efficiency was weaker than in case of CdSe nanoparticles. Furthermore, another way to increase the photocurrent efficiency is by increasing the specific surface area of the substrate. Reticulated Vitreous Carbon (RVC) foam with properties of high porosity was used as the substrate and the photocurrent efficiency is increased by an order of magnitude in comparison with a planar electrode. The photostability of CdSe nanoparticles is studied in different solvent and under different environment. In presence of light and oxygen, the photo-oxidation of CdSe particles occurs. When the particles are synthesized in water and present lattice defects, a luminescence photo-enhancement is observed due to the photo-oxidation. On the other hand, the photo-oxidation of organic soluble CdSe particles with high quantum yield and with no structure defects is translated by a photobleaching. Consequently, in both cases, the size of particles is decreased and a large absorption and emission blue shift is observed. The size decreases and the blue-shift can be precisely controlled by controlling the irradiation time by a pulsed nano-laser. The presence of ZnS shell around the particles can decrease the photo-oxidation processes. Moreover, adding a sacrificial holes acceptor (n-butylamine) is shown to be an efficient way to prevent the photo-oxidation of the particles even in presence of oxygen. The photophysical properties of cadmium telluride (CdTe) and gold particles are studied at liquid|liquid interfaces. First, time-resolved fluorescence of CdTe nanoparticles adsorbed at the liquid/liquid interface were probed by Time Correlated Single Photon Counting (TCSPC), which was compared with CdTe nanoparticles originally synthesized in aqueous solution and those transferred from the aqueous to organic solvents by using tetraoctylammonium bromide (TOAB) as a phase transfer reagent. Finally, the formation of metal-like liquid films using gold nanoparticles at liquid|liquid interfaces was successfully obtained. The optical properties of the meltal-like liquid film are studied by Surface Plasmon Resonance (SPR) technique at liquid|liquid interface. General experiments and simulations were carried out in order to determine the best parameters to optimize the SPR technique at liquid|liquid interface.