Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Les nanotubes de carbone monofeuillets (SWNT) présentent des propriétés physiques originales dues à leur composition –ils sont constitués uniquement d’atomes de carbone– et à leur faible dimensionnalité. En ce qui concerne leurs propriétés optiques, les SWNT semi-conducteurs émettent de la lumière dans le proche infrarouge –on parle de photoluminescence ou de fluorescence– à des longueurs d’onde qui dépendent de leur structure et de leur environnement diélectrique. Cet article traitera des phénomènes physiques à l’origine de la photoluminescence des SWNT, et en particulier leurs propriétés excitoniques, l’influence de la structure et de l’environnement sur le spectre de photoluminescence, ainsi que les perspectives d’applications en photonique.
Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.
Lire l’articleABSTRACT
Single-wall carbon nanotubes (SWNTs) display unusual physical properties owing to their smallness and their all-carbon composition. Concerning their optical properties, semiconductor SWNT emit light in the near infrared – a phenomenon called fluorescence or photoluminescence – at wavelengths that depend on their structure and dielectric environment. This article concerns the physical phenomena responsible for SWNT photoluminescence, and in particular the excitonic properties of these entities, the influence of their structure and environment on their photoluminescence spectrum, and on their possible applications in photonics.
Auteur(s)
-
Nicolas IZARD : Chargé de recherche au CNRS - Laboratoire Charles Coulomb, université de Montpellier, France
-
Jean-Sébastien LAURET : Professeur d’université - Laboratoire Aimé Cotton, université Paris-Sud, Orsay, France
-
Éric ANGLARET : Professeur d’université - Laboratoire Charles Coulomb, université de Montpellier, France
INTRODUCTION
Le carbone est un élément étonnant, capable de former de nombreux types de liaisons chimiques avec d’autres atomes de carbone, conduisant à une grande diversité de formes de carbone existant. Les nanotubes de carbone monofeuillet (SWNT) sont une forme de carbone particulièrement intéressante en raison de leurs faibles dimensionnalités et de leur structure modèle qui leur confèrent des propriétés physiques originales. Ainsi, les SWNT peuvent présenter un caractère métallique ou semi-conducteur, suivant leur structure. Concernant leurs propriétés optiques, les SWNT semi-conducteurs émettent de la lumière dans le proche infrarouge, phénomène appelé photoluminescence. Les longueurs d’onde d’émission des SWNT dépendent fortement de leur structure, ainsi que de leur environnement diélectrique.
Dans cet article, nous discutons des phénomènes physiques à l’origine de la photoluminescence des nanotubes semi-conducteurs. Nous décrivons en particulier le caractère excitonique du mécanisme de photoluminescence, et la forte influence de l’environnement et de la structure sur les spectres de photoluminescence. Les propriétés de photoluminescence des nanotubes sont très riches, et peuvent être mises en œuvre dans des applications variées comme la métrologie, la caractérisation de matériaux, ou encore l’imagerie dans le domaine de la biologie. Nous examinerons en détail les applications de la photoluminescence des nanotubes de carbone dans le domaine de la photonique, que ce soit pour l’information quantique, ou la réalisation de composants optique actifs tels que sources ou détecteurs de lumière.
L'expertise technique et scientifique de référence
MOTS-CLÉS
KEYWORDS
carbon nanotubes | photoluminescence
DOI (Digital Object Identifier)
CET ARTICLE SE TROUVE ÉGALEMENT DANS :
Accueil > Ressources documentaires > Électronique - Photonique > Optique Photonique > Matériaux pour l'optique et les lasers > Photoluminescence des nanotubes de carbone > Conclusion
Accueil > Ressources documentaires > Électronique - Photonique > Optique Photonique > Nano-optique > Photoluminescence des nanotubes de carbone > Conclusion
Accueil > Ressources documentaires > Sciences fondamentales > Nanosciences et nanotechnologies > Nanotechnologies pour l'électronique, l'optique et la photonique > Photoluminescence des nanotubes de carbone > Conclusion
Cet article fait partie de l’offre
Nanosciences et nanotechnologies
(150 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Présentation
Glossaire
En anglais
5. Conclusion
La photoluminescence, ou fluorescence, dans le proche infrarouge, est une des propriétés intrinsèques originales des nanotubes de carbone monofeuillet, qui met en jeu des transitions excitoniques entre les états d’énergie associés aux singularités de van Hove. Les longueurs d’onde d’excitation et d’émission dépendent de la structure des nanotubes (diamètre, angle chiral) mais également de l’environnement diélectrique des nanotubes. L’intensité de la PL est faible, mais peut être optimisée en contrôlant l’individualisation des nanotubes et en évitant le dopage et les défauts. La photoluminescence des nanotubes de carbone monofeuillet ouvre des perspectives d’application dans le domaine de la photonique, grâce au couplage avec des résonateurs optiques et l’amélioration des propriétés qui en découle, pouvant être mis en œuvre dans les composants photoniques du futur.
L'expertise technique et scientifique de référence
Cet article fait partie de l’offre
Nanosciences et nanotechnologies
(150 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Conclusion
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - IIJIMA (S.), ICHIHASHI (T.) - Single-shell carbon nanotubes of 1-nm diameter. - Nature, 363, 603 (1993).
-
(2) - BETHUNE (D.S.), KIANG (C.H.), DE VRIES (M.S.), GORMAN (G.), VASQUEZ (J.), BEYERS (R.) - Cobalt-catalysed growth of carbon nanotubes with single-atomic-layer walls. - Nature, 363, 605 (1993).
-
(3) - IZARD (N.), GAUFRES (E.), VIVIEN (L.) - Une nouvelle photonique à base de nanotubes de carbone. - Images de la Physique, CNRS (2011).
-
(4) - JOURNET (C.), MASER (W.K.), BERNIER (P.), LOISEAU (A.), LAMY DE LA CHAPELLE (M.), LEFRANT (S.), DENIARD (P.), LEE (R.), FISCHER (J.E.) - Large-scale production of single-alled carbon nanotubes by the electric-arc technique. - Nature, 388, 756 (1997).
-
(5) - AVOURIS (Ph.) - Molecular Electronics with Carbon Nanotubes. - Acc. Chem. Res., 35, 1026 (2002).
-
(6)...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
Il existe un groupe de recherche regroupant les laboratoires français travaillant sur la thématique des nanotubes de carbone et du graphène, le GDR 3217 Graphene Nanotube : http://www.graphene-nanotubes.org/
HAUT DE PAGE
La conférence internationale sur les sciences et applications des nanotubes (International Conference on the Science and Application of Nanotubes) a lieu chaque année, en général au début de l’été : http://nanotube.msu.edu/nt/home.html. La conférence internationale sur les propriétés optiques des nanotubes et la nano-spectroscopie (Workshop on Nanotube Optics and Nanospectroscopy) a lieu tous les deux ans, généralement au printemps : http://www.wonton2015.org/
HAUT DE PAGE
L'expertise technique et scientifique de référence
Cet article fait partie de l’offre
Nanosciences et nanotechnologies
(150 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
