Faits marquants 2015
Le dioxyde de titane est le photocatalyseur le plus étudié car il est performant, peu cher et très stable. Néanmoins, il est actif sous irradiation dans l’UV qui ne constitue qu’environ 4% du spectre solaire. Le développement de matériaux photocatalytiques efficaces sous irradiation dans le domaine visible reste un défi important et permettrait d’utiliser de manière plus rationnelle l’énergie solaire et ainsi apporter des solutions à de nombreux problèmes environnementaux.
Des chercheurs d’une équipe du LCP faisant partie du Labex NanoSaclay viennent de synthétiser des nanofils de polymères semi-conducteurs par photopolymérisation. Ces nanofils qui dégradent entièrement des polluants organiques en CO2 et H2O montrent une activité photocatalytique élevée sous illumination dans le visible ou l’UV. Ce travail a fait l’objet d’un article dans le journal Nature Materials.
Référence: Conducting polymer nanostructures for photocatalysis under visible light
S. Ghosh, N. A. Kouamé, L. Ramos, S. Remita, A. Dazzi, A. Deniset-Besseau, P. Beaunier, F. Goubard, P.-H. Aubert, H. Remita Nature Materials 2015,14 : 505–511
Contact NanoSaclay: H. Remita, Laboratoire de Chimie Physique, Bât. 349, Université Paris-Sud, 91405 Orsay
Collaborations:
- Laboratoire Charles Coulomb (L2C) UMR 5221 CNRS-Université de Montpellier
- Laboratoire de Réactivité de Surface Sorbonne Universités, UPMC Univ. Paris 06, UMR 7197-CNRS
- Laboratoire de Physicochimie des Polymères et des Interfaces (LPPI), Université de Cergy-Pontoise
Les boîtes quantiques semiconductrices ont attiré beaucoup d’attention dans le contexte de l’information quantique, car elles permettent d’émettre des photons aux excitantes propriétés quantiques. De plus, elles peuvent être insérées dans des microcavités optiques apportant une forte exaltation de l’interaction lumière-matière. Ceci permet de réaliser une communication efficace entre des photons messagers et une mémoire quantique permettant de stocker l’information quantique.
L'équipe de P. Senellart et L. Lanco (groupe GOSS du LPN) a récemment développé une interface spin-photon, pour laquelle le spin d’une charge à l’intérieur d’une boîte quantique semiconductrice est utilisé comme mémoire quantique que l’on peut adresser optiquement. L'interface utilise l’effet de rotation Faraday: lorsqu’un photon interagit avec un spin unique, sa polarisation est tournée de façon dépendante de l’état de spin. Le principal fait marquant est l’obtention, grâce à l’électrodynamique en cavité, d’une exaltation par trois ordres de grandeur de la rotation Faraday. Cette rotation Faraday géante ouvre la voie à de toutes nouvelles expériences d’information quantique où l’on interroge l’état de spin à l’aide d’un seul photon, brique de base d’un futur réseau de communication quantique.
Référence: Macroscopic rotation of photon polarization induced by a single spin
C. Arnold, J. Demory, V. Loo, A. Lemaître, I. Sagnes, M. Glazov, O. Krebs, P. Voisin, P. Senellart & L. Lanco
Nature Communications 2015,6: 6236
Contact NanoSaclay: L. Lanco ou P. Senellart, Laboratoire de Photonique et de Nanostructures, CNRS UPR 20, Marcoussis
Collaboration: Ioffe Physical-Technical Institute of the RAS, St-Petersburg, Russie
La fonctionnalisation sélective de la surface externe de nanoparticules hybrides poreuses du type MOF (pour Metal-Organic Frameworks), tout en préservant sa porosité, donc ses propriétés d’encapsulation et libération de médicaments, reste un défi.
La surface externe des nanoparticules du trimesate de fer(III) biocompatible MIL-100(Fe) a été sélectivement fonctionnalisée avec le biopolymère héparine par une simple méthode verte de greffage. La structure cristalline et la porosité du MOF ont été préservées, et donc sa capacité à vectoriser les médicaments. En autre, le revêtement d’héparine permet d’améliorer la stabilité colloïdale des nanoparticules et de réduire sa reconnaissance et internalisation cellulaire, les rendant potentiellement furtives.
Référence: Heparin-engineered mesoporous iron Metal-Organic Framework nanoparticles: toward stealth drug nanocarriers
E. Bellido, T. Hidalgo, M.V. Lozano, M. Guillevic, R. Simón-Vázquez, M.J. Santander-Ortega, Á. González-Fernández, C. Serre, M.J. Alonso, and P. Horcajada
Adv. Healthcare Mater. (2015)
Contact NanoSaclay: Patricia Horcajada, Institut Lavoisier, Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines,Versailles, France
Collaboration:
- The Biomedical Research Center (CINBIO) and Institute of Biomedical Research of Vigo (IBIV), Espagne
- Nanobiofar- Center for Molecular Medicine and Chronic Diseases (CIMUS), Espagne
La compréhension des interactions entre lumière et matière, au-delà de son aspect fondamental, est d'un intérêt primordial pour le domaine de l'opto-électronique. En particulier, la possibilité d'écrire des bits d'informations dans des films minces magnétiques optiquement à l'aide de laser permet d'envisager l'élaboration d'un nouveau type de mémoires magnétiques ultra-denses.
Le développement à un ordre supérieur de l'équation fondamentale de la mécanique quantique, l'équation de Dirac, permet de faire apparaître, en plus des termes de couplage dits spin-orbite, des termes complémentaires qui représentent le couplage du moment cinétique d'un champ électromagnétique avec le moment magnétique porté par un électron. Ce terme, dénommé le couplage Magnéto-Électrique Angulaire (AME en anglais) restaure l'invariance de jauge perdue par les termes de spin-orbite traditionnellement considérés. L'utilisation du couplage AME en optique quantique, ainsi que dans l'étude de couplages magnéto-électriques importants comme l'effet Faraday inverse est une voie de recherche originale et novatrice à explorer.
Ces travaux récemment publiés dans Physical Review B ont fait partie des "suggestions de l’éditeur".
Référence : Relativistic interaction Hamiltonian coupling the angular momentum of light and the electron spin. R. Mondal, M. Berritta, C. Paillard, S. Singh, B. Dkhil, P. M. Oppeneer, and L. Bellaiche. PHYSICAL REVIEW B 92, 100402(R) (2015)
Contact NanoSaclay: Charles Paillard, Laboratoire SPMS (Structures Propriétés et Modélisation des Solides), CentraleSupelec, Châtenay-Malabry.
Collaborations:
- Department of Physics and Astronomy, Uppsala University, Sweden
- Physics Department and Institute for Nanoscience and Engineering, University of Arkansas, USA
