Projet Bac2

Propri´t´s optiques des nanoparticules
ee

Masure Pierre - Brix Nicolas
PROJET BAC2
PROMOTEUR: Prof. Wautelet M.

7 Mai 2007

En quelques mots...

Depuis peu, les nanotechnologies sont en plein essor. Dans ce
contexte, il apparaˆ int´ressant de se familiariser avec cette nou-
ıt e
velle branche des sciences appliqués qui ` moyen terme fera par-
e a
tie int´grante du paysage technologique. Dans cette optique, et
e
dans le cadre de notre projet de seconde bachelier, nous nous
sommes pench´s dans un premier temps sur les nanotechnolo-
e
gies en gń´ral, puis nous nous sommes concentr´s sur un sujet
e e e
particulier : les propri´t´s optiques des nanocristaux semiconduc-
e e
teurs, th`me qui illustre bien la non-validit´ des lois du monde
e e
macroscopique appliqués au monde nanom´trique. Ce rapport
e e
pr´sente successivement une introduction gń´rale sur les nano-
e e e
technologies, une ´tude thórique des propri´t´s optiques des na-
e e e e
noparticules semiconductrices, l’application de ces propri´t´s `
e e a
l’imagerie biom´dicale, et enfin une partie exp´rimentale. Cette
e e
derni`re fournit les r´sultats d’une analyse spectrom´trique de
e e e
diff´rentes solutions contenant des nanocristaux de sulfure de cad-
e
mium (CdS).

A travers ces exp´riences, on constate que la couleur d’une so-
e
lution de nanoparticules semiconductrices varie avec la taille des
cristaux. Cette propri´t´ dćoule de l’aptitude de ces particules
e e e
` absorber la lumi`re en-dessous d’une certaine longueur d’onde
a e
fixé par leur dimension, et ` r´´mettre par fluorescence une
e a ee
lumi`re quasi-monochromatique dont la longueur d’onde corres-
e
pond au seuil d’absorption. Sous ćlairage UV, on peut donc ob-
e
tenir toute la palette du spectre visible en ajustant la taille des
cristaux.
Cette propri´t´, associé ` d’autres comportements int´ressants,
e e e a e
fait de ces nanosemiconducteurs des fluorophores particuli`rement
e
bien adapt´s pour des applications allant de l’opto´lectronique `
e e a
l’imagerie biom´dicale. On peut notamment les utiliser comme
e
marqueurs spćifiques pour la localisation de tumeurs et ainsi
e
faciliter le d´pistage de cancers. A terme, le d´veloppement de
e e
cette nouvelle technique de marquage biologique permettra d’en
apprendre davantage sur l’organisme humain, rendant possible le
suivi en temps rél de processus physiologiques in vivo. Sans nul
e
doute, ces fluorophores d’un nouveau type rendront de nombreux
services ` la biom´decine de demain.
a e

1

Table des mati`res
e

1 Introduction 3
1.1 Avant-propos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2 Bref historique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.3 Aspect ´conomique . . . . .
e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.4 Top-down versus bottom-up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.5 Il y a nano et nano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.6 Applications ` venir . . . .
a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

2 Etude th´orique des propri´t´s optiques
e e e 6

3 Application des nanoparticules ` la biotechnologie
a 11
3.1 Application ` l’imagerie du monde vivant . . . . . . . . . . . 12
a
3.2 Bilan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

4 Exp´rience : Colorim´trie
e e 17
4.1 Le point de couleur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
4.2 Appareillage : le spectrom`tre . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
e
4.3 R´sultats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
e

5 Conclusion 22

Bibliographie 23

2

Chapitre 1

Introduction

1.1 Avant-propos
Les nanosciences d´signent l’´tude des phńom`nes et la manipulation
e e e e
des mat´riaux ` l’ćhelle nanom´trique. Les nanotechnologies sont les appli-
e a e e
cations dćoulant de ces travaux. Si l’idé de manipuler la mati`re ` si petite
e e e a
ćhelle n’est pas nouvelle, elle est aujourd’hui sur le devant de la sc`ne ; une
e e
’nanotendance’ gń´ralisé s’installe et de larges budgets sont consacr´s `
e e e e a
ces recherches. Bien qu’on assiste d’ores et d´j` ` la commercialisation de
eaa
produits mettant en oeuvre les nanotechnologies, les applications majeures
restent cependant ` venir et ne sont encore pour la plupart que des vues de
a
l’esprit. Constituant donc un secteur tr`s prometteur, les nanotechnologies
e
conduiront tr`s certainement ` de nombreuses avancés technologiques, et ce
e a e
dans tous les domaines. De nombreux scientifiques sont tr`s enthousiastes `
e a
propos des nanotechnologies et les voient comme une r´volution en devenir
e
dont l’impact sur notre quotidien sera bien visible d’ici quelques annés, si
e
toutefois l’on peut parler de visible ` des dimensions aussi r´duites.[2]
a e

1.2 Bref historique
D`s 1959, cette idé de manipuler la mati`re atome par atome voit le
e e e
jour. En 1981, le microscope a effet tunnel permet de visualiser ces atomes et
`
en 1990, un chercheur d’IBM s’en sert pour ćrire les 3 initiales de la firme en
e
disposant des atomes un par un. Entretemps, en 1985, les c´l`bres fuller`nes
ee e
(C60 ) ont ´t´ dćouverts et en 1991, les nanotubes de carbone entrent ` leur
ee e a
tour dans l’histoire. Depuis lors, dans le monde entier, des programmes de
recherche ont ´t´ lanc´s et dans tous les domaines, des avancés prometteuses
ee e e
sont annoncés.
e

3

1.3 Aspect ćonomique
e
Bien que le -pourtant rćent- march´ des nanotechnologies soit d´j` im-
e e ea
portant, on en attend surtout une croissance tr`s rapide dans les prochaines
e
annés. Bien plus rapide, par exemple, que le march´ de l’informatique.
e e
Aujourd’hui, on compte 1500 entreprises dans le monde effectuant des re-
cherches sur les nanotechnologies. La R´gion Wallonne s’implique elle aussi,
e
pour un effectif de 400 chercheurs et un budget de 35 millions d’euros.

1.4 Top-down versus bottom-up
Jusqu’ici, la technologie a privil´gi´ l’approche top-down, celle de la mi-
e e
niaturisation progressive ; qui part des grandes dimensions et s’attache ` les
a
r´duire le plus possible. Cette approche n’est plus possible ` l’ćhelle du
e a e
nanom`tre. En effet, ` ces dimensions, les lois de la physique classique ne
e a
sont plus applicables, plus prćis´ment ` cause du nombre restreint de par-
e e a
ticules et donc de la primaut´ des propri´t´s surfaciques sur les propri´t´s
e ee ee
volumiques. Il faut donc partir du bas, de l’atome, pour remonter ` l’ćhelle
a e
des nanoparticules : c’est l’approche bottom-up. On fait pour cela appel ` a
la physique quantique, qui nćessite de tr`s longs calculs d`s que le nombre
e e e
d’atomes grandit. C’est vers ce concept qu’on tend d´sormais ` se diriger, et
e a
c’est ce qui singularise la nanoscience sur les techniques ayant donn´ lieu aux
e
avancés ant´rieures ; plutˆt que de r´duire les dimensions d’un assemblage
e e o e
donn´, on construit atome par atome le composant souhait´.
e e

1.5 Il y a nano et nano
Il est important cependant de souligner que toutes les applications com-
merciales actuelles des nanotechnologies sont issues de l’approche top-down.
De plus, la plupart des produits labellis´s nano ne sont en rálit´ que des
e e e
am´liorations de propri´t´s de produits existants. On peut ainsi citer le ren-
e ee
forcement de raquettes ou de cadres de v´lo par des nanotubes de carbone,
e
l’apparition de tissus et de verres autonettoyants, l’intensification de l’effet
d’un cr`me de soins, etc.
e

1.6 Applications ` venir
a
Des plus imminentes aux plus futuristes, voici une pr´sentation suc-
e
cincte des principales applications des nanotechnologies, lesquelles viendront
a
` moyen et long terme prendre une place importante dans notre quotidien.

Verres isolants En disposant sur une vitre une couche nanom´trique e
d’´paisseur telle qu’elle laisse passer le spectre visible mais bloque les in-
e

4

frarouges, on obtient un verre isolant, beaucoup plus efficace que le double
vitrage conventionnel.

Mat´riaux autonettoyants Si on structure la surface d’un mat´riau de
e e
telle sorte que celle-ci soit constitué d’un r´seau de nanopiliers, le mat´riau
e e e
r´sultant est autonettoyant ; c’est l’effet lotus. L’eau et les poussi`res glissent
e e
sur la surface sans y adh´rer. Cette application est int´ressante pour les
e e
pare-brises de voiture, rendant inutiles les essuie-glaces.

Nano-´lectronique La miniaturisation constante des composants infor-
e
matiques a permis jusqu’ici de doubler le nombre de transistors d’une puce
en un an et demi ` deux ans, et ce depuis 1970. Cela implique ´videmment
a e
de diminuer la taille de ces transistors, processus ayant une limite technique.
La nano-´lectronique con¸oit et fabrique des molćules jouant ` elles seules
e c e a
le rˆle de composants ´lectroniques. Une autre approche consid`re les pro-
o e e
pri´t´s ´lectroniques particuli`res de nanoparticules. Le d´fi est cependant
ee e e e
ardu et la rálisation technologique devra encore attendre.
e

L’ascenseur spatial L’ascenseur spatial, c´l`bre fantasme de nombreux
ee
scientifiques, devrait ˆtre constitu´ d’un cˆble de 36000 km fait d’un mat´riau
e e a e
aussi extrˆmement r´sistant qu’extrˆmement l´ger. Les nanotubes de car-
e e e e
bone pourraient r´pondre ` ces attentes.
e a

Secteur biom´dical Les nanoparticules magn´tiques sont d´tectables par
e e e
IRM. Si on leur adjoint certaines molćules biologiques spćifiques (= cap-
e e
teurs) et qu’on les injecte dans le sang d’un patient, ces nanoparticules
vont se fixer sur les cellules d´sirés, en fonction du capteur choisi. On peut
e e
ainsi localiser des tumeurs. Mais on peut aller plus loin : en soumettant les
nanoparticules magn´tiques (fixés ` des cellules canc´reuses) ` une onde
e e a e a
´lectromagn´tique, ces derni`res vont bouger et chauffer, et quelques degr´s
e e e e
suffisent pour tuer la cellule, qui disparaˆ Une approche diff´rente consiste
ıt. e
a
` encapsuler un principe actif dans une nanoparticule creuse (par ex. du C60 )
et ` lui adjoindre des molćules servant de capteurs. Une fois au contact de
a e
la cellule, la nanoparticule, munie d’une enveloppe similaire ` une membrane
a
cellulaire, fusionne avec celle-ci et d´livre le m´dicament.
e e

Jouer ` Dieu ? En 1986, dans son livre ’Engins de crátion’, Eric Drexler
a e
lance l’idé de nanorobots capables de reconstituer n’importe quelle struc-
e
ture (de la molćule ` la voiture) simplement en assemblant les atomes
e a
requis. Ce concept passionne et effraie. Quoi qu’il en soit, et mˆme si c’est
e
dans cette direction que l’on va actuellement, litt´ralement jongler avec les
e
atomes n’est ni pour demain ni pour apr`s-demain. La discussion reste donc
e
ouverte.[3]

5

Chapitre 2

Etude thórique des
e
propri´t´s optiques
e e

Les nanocristaux de semiconducteurs, aussi appel´s Quantum Dots
e
(points ou boˆ ıtes quantiques) illustrent les progr`s spectaculaires
e
rális´s dans la synth`se des nanomat´riaux. Leurs propri´t´s phy-
e e e e e e
siques particuli`res, interm´diaires entre celles des mondes ato-
e e
mique et macroscopique, sont dominés par des effets de confine-
e
ment quantique des porteurs de charge et d´pendent crucialement
e
de leur taille qui peut ˆtre ajusté entre 2 et 10 nm. Eclair´s en
e e e
ultraviolet, ces nanocristaux ´mettent de la lumi`re dont la cou-
e e
leur varie en fonction de leur taille. Il devient ainsi possible de
fabriquer toute la palette des couleurs. Dot´s de cette propri´t´,
e e e
les nanocristaux de semiconducteurs peuvent par exemple ˆtre uti-
e
lis´s comme marqueurs luminescents de syst`mes biologiques pour
e e
suivre l’´volution de processus divers dans les cellules vivantes, ou
e
encore comme marqueurs d’objets et de produits commerciaux.[1]

Les nanocristaux doivent leurs propri´t´s optiques particuli`res `
e e e a
la nature semiconductrice de leurs composants associé ` la taille
e a
nanom´trique de leur coeur. Un semiconducteur (non dop´) pr´sente
e e e
une bande de valence, pleine, et une bande de conduction, vide, s´parés par
e e
une bande interdite, le gap, de largeur Eg .
Il est possible de transf´rer un ´lectron de la bande de valence ` la bande
e e a
de conduction et ainsi de crér un trou dans la bande de valence. Dans toute
e
structure semiconductrice (massive ou nanom´trique), l’absorption d’un ou
e
plusieurs photons est susceptible de crér des paires ´lectrons trous, com-
e e
mun´ment appelés excitons1 . Dans le cas d’un semiconducteur massif, la
e e
1
paire ´lectron-trou :paire de porteurs non li´s ` un atome et donc aptes ` se d´placer
e e a a e
dans l’ensemble du cristal o` ils sont apparus et dont l’un est n´gatif(´lectron dans la
u e e

6

Fig. 2.1 – (a) Nanocristal de CdSe (Quantum Dot). (b) Gap ´lectronique
e

coh´sion des excitons est uniquement due ` l’interaction coulombienne. L’ex-
e a
citon a donc une ńergie inf´rieure au gap du semiconducteur massif. Ceci
e e
est dˆ au fait que l’exciton ne poss`de pas une ńergie suffisante pour pas-
u e e
ser dans la bande de conduction, il se situe par cons´quent dans la bande
e
interdite.
La fluorescence correspond ` la recombinaison radiative d’un exciton par
a
´mission d’un photon d’ńergie ´gale ` la diff´rence d’ńergie entre l’´tat
e e e a e e e
excit´ et l’´tat fondamental. L’exc`s d’ńergie hνexc − hνf luo est evacu´
e e e e e
sous forme de chaleur. La fluorescence est donc d’autant plus probable que
la temp´rature est faible. Du fait que l’ńergie excitonique pour un semi-
e e
conducteur massif est inf´rieure ` l’ńergie du gap, ce dernier ne peut ´mettre
e a e e
par fluorescence.
Par ailleurs, l’´lectron et le trou constituent un syst`me hydrogńo¨ dont
e e e ıde
le rayon de Bohr est donn´ par :
e
me
aexc = ǫ a0
m∗
o` me , ǫ, a0 sont respectivement la masse de l’´lectron, la permittivit´ du se-
u e e
miconducteur massif et le rayon de Bohr de l’atome d’hydrog`ne.[7] La masse
e
m∗ m∗
r´duite de l’exciton est donné par m∗ = m∗e h∗ o` m∗ et m∗ d´signent
e e u e h e
e +mh
les masses r´duites respectives de l’´lectron et du trou. Le rayon de Bohr
e e
d´pend du semiconducteur consid´r´. Pour le s´lńiure de cadmium CdSe
e ee ee
par exemple, ce rayon de Bohr est ´gal ` 5,6 nm. Le rayon du coeur de CdSe
e a
des nanocristaux est compris entre 1 et 5 nm. Il est donc plus petit que le
rayon de Bohr : on parlera alors de confinement fort des porteurs de charge.
Dans un semiconducteur de taille nanom´trique, le confinement des paires
e
´lectron-trou est donc dˆ aux dimensions r´duites du nanocristal. Cet effet
e u e
se traduit par une ńergie de confinement ∝ 1/a2 qui s’ajoute au potentiel
e
attractif coulombien ∝ 1/a. En fonction des dimensions, on distingue donc
deux r´gimes de confinement :
e
– Le r´gime de confinement faible pour a > aexc , : l’effet liant de l’in-
e
teraction coulombienne domine l’effet du confinement quantique qui
bande de conduction) et l’autre positif(absence d’´lectron dans la bande de valence).
e

7

peut ˆtre trait´ comme un perturbation. Ce r´gime est observ´ dans
e e e e
la plupart des boˆ quantiques ´pitaxiés2 .
ıtes e e
– Le r´gime de confinement fort pour a < aexc , o` l’effet du confine-
e u
ment quantique est pr´pond´rant. L’interaction coulombienne n’est
e e
alors traité que comme une correction. Le confinement fort se traduit
e
par l’apparition de niveaux d’ńergie excitoniques discrets situ´s en
e e
bas de la bande de conduction (niveaux ´lectroniques) et au sommet
e
de la bande de valence (niveaux de trous).
Contrairement au cas du mat´riau massif, l’ńergie d’un exciton est alors
e e
sup´rieure au gap. L’ńergie des excitons et l’ćart entre niveaux excito-
e e e
niques sont d’autant plus importants que la taille du nanocristal est faible.
C’est en particulier le cas des niveaux qui d´terminent le gap. En premi`re
e e
approximation, le gap Eg de nanocristaux sph´riques est donn´ par la for-
e e
mule :
2π2 1 1 1, 8e2 1
solide
Eg = Eg + ( + ∗ )−
2a2 m∗ me mh me
e 4πǫǫ0 a
.
Dans cette ´quation, le premier terme Eg
e solide correspond au gap du cris-

tal massif. Le deuxi`me terme en 1/r
e 2 dit de confinement quantique est cal-

cul´ dans l’hypoth`se d’un nanocristal sph´rique o` sont confin´s un ´lectron
e e e u e e
et un trou de masses effectives3 respectives m∗ et m∗ (sans dimension).
e h
repr´sente le quantum de moment cin´tique. Le dernier terme de l’´quation
e e e
correspond ` l’attraction coulombienne entre l’´lectron et le trou.
a e
ǫ est la permittivit´ di´lectrique statique du mat´riau relative ` celle du
e e e a
vide ǫ0 , e correspond ` la charge ´lectrique de l’´lectron (-1.602·10−19 C). Ce
a e e
phńom`ne est d’autant plus marqu´ que le rayon est faible (variation en
e e e
1/a2 ). Comme constat´ prć´demment, l’exciton se d´sexcite au bout d’un
e e e e
temps de l’ordre de la ps, de mani`re radiative entre les niveaux fondamen-
e
taux de l’´lectron et du trou en ´mettant un photon dit de fluorescence. Ce
e e
photon poss´de la mˆme ńergie Er de recombinaison entre les niveaux fon-
e e e
damentaux de l’´lectron et du trou associ´, chacun ´tant confin´ dans son
e e e e
puits quantique. Une large plage d’ńergies de gap peut ainsi ˆtre couverte
e e
en utilisant diff´rents semiconducteurs. On peut donc couvrir une gamme
e
spectrale relativement large allant du proche infrarouge au proche ultravio-
let. Cette d´sexcitation radiative ou recombinaison, est caract´risé par une
e e e
ńergie de recombinaison sup´rieure ` l’ńergie du gap Eg du cristal macro-
e e a e
scopique, le photon ´mis a une ńergie ´gale ` la diff´rence d’ńergie entre
e e e a e e
l’´tat excit´ et l’´tat fondamental : E = hν = Eg + Ef ond
e e e cond + E val . De plus,
f ond
2
L’´pitaxie est une technique de croissance orienté, l’un par rapport ` l’autre, de deux
e e a
cristaux poss´dant un certain nombre d’´l´ments de sym´trie communs dans leurs r´seaux
e ee e e
cristallins.
3
La masse effective est un facteur correctif ` appliquer ` la masse de l’´lectron libre
a a e
pour tenir compte de la courbure des bandes de valence et de conduction au voisinage du
gap d’ńergie.
e

8

l’ćart d’ńergie Er entre les niveaux fondamentaux augmente lorsque la
e e
longueur caract´ristique de la ”boˆ quantique” diminue. Ainsi, les photons
e ıte
´mis poss`dent une ńergie plus grande lorsque le rayon du cristal diminue.
e e e
Comme E = hν = hc , la longueur d’onde ´mise diminue avec le rayon.
λ e
Cette ńergie de recombinaison ´tant invariable pour les photons ´mis, il
e e e
est ´vident que le spectre d’´mission de fluorescence des nanocristaux se
e e
compose d’un seul pic tr`s ´troit et ce, ind´pendamment de l’ńergie Ee
e e e e
d’excitation.
La position du pic d´pend de l’ńergie de recombinaison. Er d´pendant de
e e e
la taille du cristal, la position du pic varie donc aussi avec la taille de la
particule. Ainsi, plus la particule est petite, plus la longueur d’onde dimi-
nue (dćalage vers le bleu). L’absorption de photons est possible pour des
e
ńergies sup´rieures ` l’energie de recombinaison. En-dessous d’une longueur
e e a
d’onde caract´ristique, le nanocristal absorbera la lumi`re. Le spectre d’ab-
e e
sorption d’une solution de nanocristaux est donc similaire ` celui d’un solide.
a
Par contre, son spectre d’´mission sera proche d’une assemblé d’atomes
e e
identiques, on parle d’ailleurs d’‘atome artificiel’. Le spectre sera centr´ au- e
tour d’une longueur d’onde proche de la plus petite longueur d’onde d’ab-
sorption. Sa largeur se situe entre 20 et 30 nm. D`s lors, on peut exci-
e
ter des nanocristaux de tailles diff´rentes avec une seule longueur d’onde
e
afin d’obtenir des longueurs d’onde d’´mission respectivement diff´rentes.
e e
Ce r´sultat reste inaccessible aux colorants usuels. Toutefois, lorsque l’on
e
observe l’´mission collective de QDs, on constate que cette ´mission est dis-
e e
tribué sur une gamme spectrale tr`s large, typiquement cent mille fois plus
e e
large que pour un atome ! D’o` cela vient-il ? On se doute que les fluctua-
u
tions de taille de boˆ ` boˆ sont partiellement responsables de ce r´sultat.
ıte a ıte e
Pour confirmer cette hypoth`se et connaˆ les propri´t´s intrins`ques des
e ıtre ee e
boˆ quantiques, il faut isoler et ´tudier une boˆ quantique unique.
ıtes e ıte
Partant d’un plan de boˆ ıtes quantiques, on va graver celui-ci de fa¸on ` c a
d´finir des plots, dont la taille est de l’ordre de 100 nanom`tres, et qui
e e
ne contiennent que quelques boˆ ıtes, voire une seule boˆ ıte. Lorsque l’on
rálise cette exp´rience, on peut observer un spectre d’´mission constitu´
e e e e
de quelques raies spectrales tr`s fines, qui correspondent chacune ` une
e a
boˆ quantique spćifique (voir la figure 2.2). Ce comportement, observ´
ıte e e
a
` basse temp´rature (T < 10K), est bien conforme ` ce qu’on attend pour
e a
cet ”atome artificiel” que constitue chaque boˆ quantique. On peut ráliser
ıte e
de mˆme des exp´riences d’absorption sur des boˆ quantiques isolés. De
e e ıtes e
mˆme que l’´tude des raies d’absorption associés au milieu interstellaire
e e e
renseigne l’astronome sur la composition de celui-ci, cette exp´rience per- e
met d’observer des raies d’absorption tr`s fines pour les boˆ quantiques,
e ıtes
de sonder les ´tats excit´s de l’´lectron confin´, et de mieux connaˆ
e e e e ıtre la
forme et les dimensions de la boˆ ´tudié. ıte e e
Une boˆ quantique ´met donc ` basse temp´rature, comme un atome,
ıte e a e
un rayonnement de tr`s faible largeur spectrale. Malheureusement, on perd
e

9

Fig. 2.2 – Spectre d’´mission mesur´ ` basse temp´rature (10 K) pour un
e ea e
ensemble de boˆ quantiques (` gauche) et pour une boˆ quantique isolé,
ıtes a ıte e
a
` droite. On notera que l’ćhelle des ńergies est environ 100 fois plus petite
e e
pour le spectre de la boˆ unique.
ıte

cette propri´t´ tr`s s´duisante d`s qu’on d´passe une temp´rature sup´rieure
ee e e e e e e
a
` une centaine de Kelvin. A temp´rature ambiante (300 K), la raie d’´mission
e e
observé pour une boˆ unique est voisine de 10 meV (soit environ kT /2),
e ıte
ce qui est comparable ` la largeur de raie observé pour un puits quantique.
a e
On est donc ici tr`s loin de l’image de l’atome artificiel. Plus on ´l`ve la
e ee
temp´rature, plus les vibrations des atomes constituant le cristal semicon-
e
ducteur sont importantes. Ces vibrations cristallines viennent perturber le
syst`me ´lectronique et de ce fait ´largissent l’´mission associé ` une boˆ
e e e e e a ıte
unique. Ce r´sultat, qui n’a ´t´ dćouvert que relativement rćemment, nous
e ee e e
montre donc que l’image de l’atome artificiel isol´ n’est pas du tout valide `
e a
haute temp´rature. Les QDs sont par cons´quent fortement coupl´s ` leur
e e e a
environnement. Au-del` de son importance conceptuelle, ce r´sultat remet en
a e
question certaines applications envisagés pour les boˆ quantiques telles
e ıtes
que les applications dans le domaine des lasers.[5]

10

Chapitre 3

Application des
nanoparticules ` la
a
biotechnologie

La biotechnolgie, connue pour ses applications m´dicales et agri-
e
coles, se concentre de plus en plus sur l’´laboration de mat´riaux
e e
innovants et de machines biologiques aux fonctions, structures et
destinations d’une ´tonnante diversit´, et l’av`nement de la nano-
e e e
technologie est venu acc´l´rer cette tendance. En imitant la nature,
ee
les chercheurs con¸oivent des structures molćulaires radicalement nouvelles
c e
qui peuvent servir de base a la production de nouveaux mat´riaux et de
` e
machines molćulaires sophistiqués. Les biologistes spćialistes de la nano-
e e e
technologie ont commenc´ ` exploiter les possibilit´s d’autoassemblage des
ea e
molćules comme instrument de fabrication de nouvelles nanostructures bio-
e
logiques telles que les nanotubes pour le coulage de m´taux, les nanov´sicules
e e
pour l’encapsulation de m´dicaments et les r´seaux de nanofibres pour la
e e
r´gń´rescence tissulaire. Ces biologistes sont en train de mettre au point
e e e
toutes sortes de nanoparticules et de nanodispositifs d’` peine quelques mil-
a
limicrom`tres de diam`tre, lesquels sont destin´s ` am´liorer le d´pistage
e e e a e e
de cancers, ` stimuler la r´ponse immunitaire et ` bloquer l’ath´roscl´rose.
a e a e e
Une meilleure compr´hension de ces phńom`nes pourrait permettre, un
e e e
jour, de r´parer divers organes ou de rajeunir la peau, d’accroˆ
e ıtre les ca-
pacit´s humaines, bref, de ráliser divers accomplissements consid´r´s au-
e e ee
jourd’hui comme impossibles. L’incorporation de mat´riel biologique aux
e
nanoparticules de semiconducteur ainsi qu’aux nanoparticules m´talliques
e
´largit de mani`re consid´rable le domaine d’activit´ li´ ` la biophotonique,
e e e e ea
notamment dans le secteur de l’imagerie optique, des biotraceurs et de la
th´rapeutique. Comme vous pouvez l’imaginer, certaines retombés techno-
e e
logiques sont principalement liés ` l’objet de cette ´tude. La similitude en
e a e
taille entre les nanomat´riaux et les biomolćules courantes rendent ces na-
e e

11

nostructures particuli`rement int´ressantes pour le tra¸age intracellulaire et
e e c
idáles pour la combinaison biologique. La suite de cette partie pr´sentera
e e
quelques exemples de nanostructures ayant ´t´ int´gr´s avec succ`s dans
ee e e e
des probl`mes li´s ` la biotechnologie. Nous focaliserons ce travail sur les
e e a
nanoparticules de semiconducteur, mais des informations concernant les ap-
plications biom´dicales de nanoparticules m´talliques et magn´tiques pour-
e e e
ront ˆtre trouvés ailleurs[8]. Nous dćrirons l’usage des QDs en tant que
e e e
marqueurs fluorescents dans l’imagerie biom´dicale. Un exemple de nano-
e
particules m´talliques sera aussi pr´sent´ afin de pouvoir le comparer aux
e e e
nanoparticules de semiconducteurs dans les applications biologiques.

3.1 Application ` l’imagerie du monde vivant
a
Comme on l’a dćrit prć´demment, la taille nanom´trique des
e e e e
quantum dots implique le confinement quantique des porteurs de
charge. Pour rappel, les particules se pr´sentent d`s lors comme
e e
des sources de lumi`re de longueur d’onde accordable, tr`s brillantes,
e e
photostables. Elles pr´sentent de plus un spectre d’´mission tr`s
e e e
´troit(25-35 nm). Ces particules d´passent donc de loin les pos-
e e
sibilit´s des fluorophores organiques actuels. Ce spectre tr`s ´troit
e e e
permet la d´tection simultané de plusieurs fluorophores par excitation lu-
e e
mineuse avec une source de lumi`re unique. La duré de vie de la photolumi-
e e

Fig. 3.1 – Marquage de fibroblastes

nescence est par ailleurs relativement longue (20-50 ns), ce qui nous permet
l’imagerie de cellules vivantes sans interf´rer avec l’autofluorescence de fond.
e
La stabilit´ face au photoblanchiment1 et le large rapport surface sur vo-
e
lume rendent les QDs sup´rieurs aux fluorophores actuels, ceci aussi bien
e
sur le plan de la sensibilit´ de la d´tection que sur l’analyse ` long terme des
e e a
processus biologiques. Nous pr´sentons dans ce qui suit quelques exemples
e
d’applications de ces fluorophores en tant que marqueurs biologiques.
1
Perte de fluorescence d’une molćule. La molćule ` l’´tat excit´ peut soit ´mettre un
e e a e e e
photon, soit ˆtre engagé dans une ráction photochimique qui va empˆcher son retour `
e e e e a
un ´tat excitable.[7]
e

12

La premi`re application des QDs en tant que marqueurs dans l’imagerie
e
biologique fut rálisé par le groupe Alivistos qui a rússi l’authentification
e e e
multicouleur de fibroblastes 3T3 sur des souris(3.1). Du fait que les particules
de CdSe/ZnS sont insolubles dans les solvants polaires et toxiques, une co-
quille de silicium a ´t´ intentionnellement fixé sur les nanocristaux. Puisque
ee e
les processus biologiques se d´roulent dans un environnement aqueux, il est
e
nćessaire de rendre hydrophile la surface des QDs. Cette coquille est par
e
ailleurs recouverte de ligands : Ces molćules, souvent de nature organique,
e
servent ` faire le pont entre l’environnement aqueux et les nanoparticules
a
tout en maintenant leurs propri´t´s de fluorescence et en contenant des
ee
groupes ráctifs pour leur fonctionnalisation ult´rieure.
e e
Une autre m´thode est celle utilisé par le groupe Alivistos, m´thode four-
e e e
nissant les meilleurs r´sultats. Dans cette approche de solubilisation, rálisé
e e e
avec des polym`res (Qdots Corp., Etats-Unis), on conserve les ligands hy-
e
drophobes de surface et on rajoute des molćules amphiphiles. La partie
e
hydrophobe de ces molćules vient se lier aux ligands tandis que la partie
e
hydrophile est exposé au solvant.
e
Le couplage ult´rieur des nanocristaux solubilis´s ` des molćules biolo-
e e a e
giques fait intervenir l’arsenal (3.2) des techniques de bioconjugaison2 . La
premi`re m´thode de biofonctionnalisation concerne l’ćhange du ligand3
e e e
d’origine par des tensio-actifs bifonctionnels comportant une extr´mit´ hy-
e e
drophile et une extr´mit´ capable de se lier ` une coquille ZnS. Les thiols
e e a
(-SH) sont les groupements les plus utilis´s et les groupes carboxyliques (-
e
COOH) sont ` la fois hydrophiles et aptes ` assurer une liaison amide avec
a a
les goupes −N H2 des protínes. La deuxi`me voie, la silanisation, permet
e e
l’enrobage des QDs par une couche de silane qui les stabilise grandement. La
troisi`me voie concerne la biotinylation des QDs. C’est une biofonctionna-
e
lisation tr`s versatile qui permet de lier la nanoparticule conjugué biotine
e e
a
` toute biomolćule conjugué biotine ou avidine par le biais du couplage
e e
biotine/avidine.
Des QDs biotinyl´s, de photoluminescence rouge, se sont s´lectivement
e e
attach´s aux filaments du cytosquelette modifi´ par de la streptavidine. Des
e e
QDs ´mettant dans le vert coupl´s ` de l’uré et ` des ´l´ments du groupe des
e e a e a ee
ac´tates ont montr´ une affinit´ particuli`re pour la membrane nuclíque.
e e e e e
L’excitation constante de QDs bioactifs pendant plus de 4 heures avec un la-
ser Ar+ a permis une ´mission constante, ceci avec peu de d´p´rissement. Les
e e e
QDs auxquels on a fix´ des immuno-molćules ont pu d´tecter des anticorps
e e e
et antig`nes spćifiques. Les annés suivantes, l’imagerie de cellules vivantes,
e e e
ayant ´t´ un succ`s, a accru de mani`re importante la popularit´ de l’usage
ee e e e
2
De mani`re gń´rale, celles-ci consistent ` coupler le groupe ráctif en surface des
e e e a e
nanoparticules ` des groupes amine - NH2, carboxyle - COOH ou mercapto - SH pr´sents
a e
sur la molćule biologique (par exemple un anticorps) que l’on souhaite attacher.
e
3
Toute molćule pouvant se lier ` une autre, en particulier molćule capable de se lier
e a e
` un rćepteur biologique
a e

13

Fig. 3.2 – Principales voies de biofonctionnalisation des nanoparticules semi-
conductrices de type CdSe/ZnS

de QDs dans les syst`mes biologiques. Par ailleurs, un progr`s impressio-
e e
nant en imagerie du cancer a pu ˆtre accompli par l’usage des nanocristaux
e
de semiconducteurs. En 2003, Wu et coll. ont conjugu´ l’immunoglobine G
e
(IgG) et la streptavidine sur le CdSe avec des spectres d’´mission diff´rents
e e
afin de pouvoir identifier le marqueur du cancer du poumon Her2 pr´sent e
a
` la surface de cellules canc´rig`nes vivantes. Ils ont aussi pu utiliser ces
e e
nanoparticules conjugués afin de marquer l’actine et les fibres microtubu-
e
laires dans le cytoplasme ainsi que la d´tection d’antig`nes nucláires dans
e e e
le noyau. Le travail de Wu a pour but d’identifier les tumeurs susceptibles
de r´ponse ` la m´dication contre le cancer. La rćente poussé en mati`re
e a e e e e
d’´tudes in vivo a pu d´montrer que les QDs sont aussi efficaces dans l’en-
e e
vironnement physiologique que dans les tubes ` essais. Des sondes de QDs
a
encapsulés dans un copolym`re4 ont pu ˆtre d´livrés sur des tumeurs par
e e e e e
un mćanisme de tra¸age passif et par un mćanisme actif.
e c e
Dans le mode passif, les macromolćules entourant les nanocristaux se sont
e
accumulés pr´f´rentiellement sur le site de la tumeur grˆce ` une permábilit´
e ee a a e e
augmenté et un effet de r´tention. Dans le d´pistage actif de tumeurs, des
e e e
QDs conjugu´s ` des anticorps ont pu cibler de mani`re spćifique des an-
e a e e
tig`nes particuliers sur la membrane de la tumeur. Des signaux intenses ont
e
pu ˆtre obtenus par injection intraveineuse de ces sondes anticorps ` une
e a
souris porteuse de tumeurs (3.3). L’avantage de ce proc´d´ r´side dans le
e e e
fait que le polym`re hydrophile poss`de un nombre important de groupes
e e
fonctionnels autorisant l’attachement simultan´ d’agents th´rapeutiques et
e e
de diagnostic. Ces points multifonctionnels pourraient donc d´pister les tu-
e
meurs et d`s lors, une excitation par lumi`re laser pourrait lib´rer les agents
e e e
th´rapeutiques de telle sorte que seules les tumeurs recevraient la toxine,
e
minimisant ainsi les effets secondaires. On a aussi pu d´montrer que les
e
4
Copolym`re : macromolćule mettant en jeu au moins deux monom`res, li´s par des
e e e e
liaisons covalentes

14

Fig. 3.3 – D´pistage de tumeurs
e

cellules canc´reuses sont invasives et fortement mobiles, ce r´sultat ´tant
e e e
bas´ sur le fait que les cellules canc´reuses englobant les nanoparticules les
e e
rendent inactives. Ces travaux n’ouvrent pas seulement la voie ` l’´tude des
a e
mćanismes invasifs des cellules canc´reuses en temps rél mais permettent
e e e
aussi l’´tude d’une multitude d’autres interactions multicellulaires qui ont
e
lieu dans les processus de croissance et de d´veloppement chez les animaux.
e
Ceci permet le suivi d’exp´riences de longues duré en embryogen`se. La
e e e
demande ´tant forte pour l’imagerie de structures profondes du corps, les
e
QDs ´mettant dans le proche infrarouge (650-1000 nm) ont le plus d’int´rˆt ;
e ee
c’est en effet la r´gion du spectre o` la transmission de la lumi`re ` travers
e u e a
les tissus et le sang est maximale. Rćemment, une avancé majeure en ima-
e e
gerie du cancer a ´t´ rálisé en utilisant une structure coeur/coquille de
ee e e
CdTe/CdSe. Ces nanoparticules de CdTe/CdSe ´mettent dans le proche in-
e
frarouge. Il est toutefois int´ressant de mentionner que l’imagerie de haut
e
contraste ou de haute r´solution peut aussi ˆtre obtenue par usage de na-
e e
noparticules m´talliques. Celles-ci am´liorent la sensibilit´ de l’analyse par
e e e
tomographie opto-acoustique. Cette nouvelle m´thode d’imagerie m´dicale
e e
utilise l’illumination optique et la d´tection ultrasonique afin de produire
e
des images profondes des tissus, ces images ´tant acquises par l’absorption
e
lumineuse. Les exp´riences avec ces particules m´talliques ont permis de
e e
d´montrer qu’avec une concentration tr`s basse de 109 particules/ml, on
e e
rend possible la d´tection ` une profondeur de plus de 60 mm dans les tis-
e a
sus. Cette d´tection est impossible en imagerie optique pure.[8]
e

3.2 Bilan
Ces exp´riences ont montr´ que les nanocristaux semiconducteurs sont
e e
un outil de choix pour l’imagerie biologique en permettant l’observation
directe du mouvement d’acteurs molćulaires impliqu´s. En attachant des
e e

15

sondes de diff´rentes couleurs ` diff´rentes protínes, il est d´sormais d´j`
e a e e e ea
possible d’´tudier le mouvement des diff´rents acteurs, d’´tudier leurs inter-
e e e
actions in vivo et ainsi de mieux traduire la complexit´ des processus bio-
e
logiques. Ce n’est sans doute qu’un aspect partiel de l’apport de ces sondes
inorganiques ` l’imagerie biologique. Compos´s de mat´riaux ´mettant dans
a e e e
l’infrarouge, des nanocristaux permettront sans doute l’imagerie ultrasen-
sible dans des milieux ´pais tels que des tissus ou des petits animaux. Les
e
nanoparticules fluorescentes seront ` l’avenir non seulement des indicateurs
a
de la position mais aussi des sondes de l’environnement chimique local (cfr
d´tection d’agents biologiques de guerre,...). A plus long terme, ils trouve-
e
ront, peut-ˆtre, un rˆle comme guide fluorescent pour les outils des chirur-
e o
giens.

16

Chapitre 4

Exp´rience : Colorim´trie
e e

Dans cette partie sont expos´s nos propres r´sultats, prć´d´s d’une br`ve
e e e e e e
pr´sentation des notions et outils dont nous avons eu besoin pour notre
e
analyse.

La caract´risation optique des nanophores se rálise en 3 ´tapes :
e e e

– Obtention d’un graphique de la transmission en fonction de la longueur
d’onde pour une solution d’une nanoparticule de taille d´terminé.
e e
– Conversion des donnés afin d’obtenir les trois coordonnés trichroma-
e e
tiques du point de couleur.
– Obtention de la couleur pour la nanoparticule grˆce au triangle des
a
couleurs et v´rification thórique qualitative.
e e

4.1 Le point de couleur
Le point de couleur permet de dćrire la couleur de l’ćhantillon de fa¸on
e e c
univoque dans un espace ` trois dimensions, gń´ralement ramen´ ` deux
a e e e a
dimensions comme dans la repr´sentation de la figure (4.1). Pour cela, le
e
spectre d’´mission est successivement multipli´ par trois courbes de sensibi-
e e
lit´ spectrale (X(λ),Y(λ),Z(λ)), avant d’op´rer une int´gration sur la totalit´
e e e e
du spectre pour obtenir les grandeurs X, Y et Z. Les fonctions X(λ), Y(λ),
Z(λ) sont d´finies dans une norme cr´é par la Commission Internationale
e ee
de l’Eclairage. Pour se ramener ` un espace ` deux dimensions, ces r´sultats
a a e
sont norm´s :
e
X
x=
X +Y +Z
Y
y=
X +Y +Z
Z
z= = 1 − (x + y)
X +Y +Z

17

Le couple (x,y) ainsi calcul´ est caract´ristique de la couleur de l’ćhantillon.
e e e
On peut alors positionner ce point dans le classique triangle des couleurs o` u
le blanc parfait a pour coordonnés (0.33 , 0.33).[6]
e

Fig. 4.1 – Diagramme de chromaticit´
e

4.2 Appareillage : le spectrom`tre
e
Un spectrom`tre analyse longueur d’onde par longueur d’onde (soit avec
e
un intervalle de longueurs d’ondes de quelques nanom`tres) l’ńergie lu-
e e
mineuse en r´flexion ou en transmission d’un objet. Nous obtenons, apr`s
e e
mesure, une courbe spectrale de l’ćhantillon sur un intervalle de longueurs
e
d’onde correspondant au spectre visible (en gń´ral entre 380-780 nm).[9]
e e
Le spectrom`tre comprend :
e
– une source de lumi`re : lumi`re blanche (lumi`re polychromatique) ou
e e e
lumi`re UV.
e
– un monochromateur form´ d’un r´seau diffractant la lumi`re de la
e e e
source. Il permet de s´lectionner la longueur d’onde de la lumi`re qui
e e
traversera la solution ` doser.
a
– une cuve transparente dans laquelle on place la solution ` ´tudier. Le
ae
solvant utilis´ n’´tant pas toujours transparent, il est obligatoire de
e e
ráliser un ’blanc’, c’est-`-dire une mise ` z´ro du dispositif, en ne
e a a e
pla¸ant que le solvant utilis´ dans la cuve avant la premi`re mesure,
c e e
et ce pour chaque longueur d’onde ´tudié.
e e
– une cellule photo´lectrique, restituant un courant proportionnel au
e
nombre de photons re¸us.
c

18

– un d´tecteur ´lectronique dont la r´ponse est proportionnelle ` ce cou-
e e e a
rant ´lectrique et permet une mesure relative de l’intensit´ lumineuse.
e e

Fig. 4.2 – Principe du spectrom`tre.
e

4.3 R´sultats
e

Fig. 4.3 – Spectre de transmission des diff´rentes nanoparticules
e

Les r´sultats sont expos´s et interpr´t´s de mani`re physique en laissant
e e ee e
de cot´ l’aspect rugueux des ´quations. On a analys´ des ćhantillons de na-
e e e e
noparticules de CdS, avec comme seule variable caract´risant les ćhantillons,
e e
la taille des nanocristaux pr´sents. Apr`s analyse dans un spectrom`tre,
e e e
on obtient le spectre de transmission des nanoparticules. La transmission
est l’inverse de l’absorption/absorbance. C’est un principe ´l´mentaire de
ee
la conservation de l’ńergie. Comme indiqu´ dans l’´tude thórique, le gap
e e e e
augmente ` mesure que la taille du cristal dćroˆ On constate que l’absorp-
a e ıt.
tion est maximale pour un faisceau de lumi`re dont la longueur d’onde est
e
faible. A partir d’un certain seuil, ` longueur d’onde croissante, l’intensit´
a e
absorbé diminue rapidement jusqu’` tendre vers 0, zone o` la transmis-
e a u
sion est maximale. La solution de particules est transparente aux longueurs

19

d’onde plus ´l´vés. Pour une nanoparticule de 5,7 nm l’absorption se fait
ee e
a
` λ = 483 nm, pour 4,9 nm l’absorption se fait ` λ = 463 nm, pour 3,4 nm
a
l’absorption se fait ` λ = 422 nm, pour 2,8 nm ` λ = 402 nm et finalement
a a
pour 2,1 nm ` λ = 392 nm. On constate que le seuil d’absorption est donc
a
fonction de la taille de la particule : plus la particule devient petite, plus son
seuil d’absorption, caract´ris´ par sa longueur d’onde, diminue. Ceci semble
e e
logique : si on consid`re que l’ńergie est invers´ment proportionnelle ` la
e e e a
longueur d’onde, plus la longueur d’onde est petite, plus l’ńergie associé
e e
est importante. Or, on sait ` travers l’analyse thórique que plus une par-
a e
ticule est petite, plus son gap est grand et plus importante sera l’ńergiee
nćessaire afin de le franchir. Consid´rons les deux cas extrˆmes. Soit une
e e e
particule grande (4,9 nm) : son gap (ńergie du gap) est fort ´troit. L’ńergie
e e e
pour le franchir est donc faible. Une lumi`re peut donc le franchir ` longueur
e a
d’onde plus ´levé (463 nm). A partir d’un seuil correspondant ` l’ńergie
e e a e
du gap, le nanocristal absorbe la lumi`re. A contrario, si la particule est
e
petite, son gap sera fort large. Ceci nćessite une ńergie plus grande. On
e e
trouve cette ńergie pour une longueur d’onde plus faible.
e
En-dessous de cette longueur d’onde, l’ńergie sera suffisante pour franchir
e

Fig. 4.4 – Seuil d’absorption en fonction de la taille du nanocristal.

le gap et toute la lumi`re sera absorbé.
e e
Les coordonnés trichromatiques des solutions ont ´t´ obtenues par un petit
e ee
programme con¸u sous Matlab qui, ` partir des trois courbes de sensibilit´
c a e
et de la courbe exp´rimentale de transimission, calcule le couple (x,y) cor-
e
respondant. Couleurs obtenues :

– nanoparticule de 2,1 nm (abs. indiqu´ : 360 nm ; mesur´ : 392 nm) :
e e
X = 0.3324 Y = 0.3332 (transparent)

20

e e
X = 0.3345 Y = 0.3356 (transparent)
e e
X = 0.3391 Y = 0.3449 (jaune l´ger)e
e e
X = 0.4207 Y = 0.4698 (jaune)
e e
X = 0.4593 Y = 0.5009 (jaune vif)
Ces couleurs, qui correspondent ` l’aspect des solutions en lumi`re naturelle,
a e
sont bien celles observables ` l’oeil nu.
a
Pour ce qui est de la fluorescence, il y a une corr´lation ´troite entre le
e e
seuil d’absorption et la longueur d’onde d’´mission. En effet, ćlairés par un
e e e
rayonnement d’ńergie ´gale ou sup´rieure ` l’ńergie de leur gap ´lectronique,
e e e a e e
les nanoparticules absorbent int´gralement ce rayonnement et le r´´mettent
e ee
quasi-instantan´ment, ` la longueur d’onde du seuil d’absorption (qui cor-
e a
respond donc ` l’ńergie du gap). Nos ćhantillons de CdS ´mettent par
a e e e
fluorescence aux longueurs d’onde suivantes ; respectivement 392, 402, 422,
463 et 483 nm. Ces valeurs se situent dans le bleu et le violet.
A titre de remarque, on peut donner les prćisions suivantes quant ` ces der-
e a
niers r´sultats. Selon ceux-ci, le spectre de fluorescence de nos nanoparticules
e
se limite au bleu-violet. On est donc loin des petits flacons aux colorations
arc-en-ciel que l’on peut voir sur les photos. Cela est cependant parfaitement
explicable : les colorations qui couvrent tout le spectre visible sont obtenues
avec des nanoparticules de CdSe et non de CdS. Au contraire de ce dernier,
le s´lńiure de cadmium, pour la mˆme plage de tailles des cristaux, ´met sur
ee e e
une grande partie des longueurs d’onde visibles, cránt l’effet spectaculaire
e
bien connu. Pour obtenir avec du CdS des longueurs d’onde plus ´levés, on
e e
devrait avoir des particules de plus grande taille. Ces r´sultats sont corro-
e
bor´s par le site du constructeur des Quantum Dots, Aldrich, qui donne un
e
tableau d´taill´ des propri´t´s fluorescentes de ses nanoparticules de CdS et
e e ee
de CdSe [voir annexe].

21

Chapitre 5

Conclusion

S’il est essentiellement descriptif, ce travail nous a offert la possibilit´
e
d’appr´hender un th`me ` la pointe du monde de la recherche. La multidis-
e e a
ciplinarit´ de cette nouvelle branche des sciences nous a permis d’aborder
e
des notions plus avancés de chimie, physique et biologie. Bien que le sujet
e
de notre travail semble restreint, la multitude des applications envisageables
suscite l’enthousiasme. En effet, les utilisations biom´dicales de cette tech-
e
nologie nouvelle sont prometteuses et peut-ˆtre un jour deviendront-elles
e
un outil incontournable pour la m´decine. Gu´rir des tumeurs et sauver
e e
les gens du cancer semble ´videmment tr`s s´duisant, mais seul l’avenir
e e e
nous dira si ces particules sont réllement efficaces et surtout, sans danger
e
pour l’homme. Il faut garder ` l’esprit que ces nanocristaux pourraient se
a
r´v´ler toxiques. Des organismes de contrˆle ont ´t´ cr´´s pour enquˆter sur
e e o e e ee e
les risques ´ventuels li´s ` l’utilisation de ces substances sur l’homme. Les
e e a
nanotechnologies bń´ficient donc de recherches poussés consacrés ` une
e e e e a
possible non-ad´quation de ces applications m´dicales. Cela est un ´l´ment
e e ee
cl´ pour l’avenir de ce secteur.
e

22

Bibliographie

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P.(ENS), DAHAN M.(ENS), Des nanosources de lumi`re pour l’optique
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in NANOTODAY ; p. 1-4 ; traduction, Mai 2005.
[9] Wikip´dia, f r.wikipedia.org/wiki/Spectrophotometre Mai 2007.
e

23

Annexe

Fig. 5.1 – Donn´es Aldrich
e

24

Projet Bac2

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