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Fiche détaillée HDR
Université Pierre et Marie Curie - Paris VI (16/10/2009), Francesco Mauri (Pr.)
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Propriétés Optiques des Nanotubes de Carbone
Christophe Voisin1

Les nanotubes de carbone dont les deux tiers sont des semi-conducteurs à gap direct, ont des propriétés optiques originales dominées par le caractère undimensionel du confinement quantique imposé aux électrons. Ceci donne naissance à des excitons très fortement liés dont nous avons étudié la structure fine par des techniques de photoluminescence et de diffusion Rayleigh. Par ailleurs, l'étude de la dynamique des excitations élémentaires (à l'échelle sub-pico-seconde), nous a permis de mettre en évidence le rôle prépondérant des interactions avec l'environnement sur les propriétés de ces objets dont tous les atomes sont en surface. Dans une dernière partie, nous montrons comment tirer partie de cette interaction en fonctionnalisant les nanotubes avec des chromophores organiques dans le but de réaliser des dispositifs opto-électroniques de conversion d'énergie lumineuse.
1 :  LPA - Laboratoire Pierre Aigrain
nanotubes de carbone – excitons – photoluminescence – diffusion Rayleigh – spectroscopie pompe-sonde – transfert d'énergie

Optical Properties of Carbon Nanotubes
Optical properties of single-walled carbon nanotubes show strong signatures of one-dimensionnal confinement. As a matter of fact, all optical transitions arise from strongly bound excitons. In this thesis, we report on the study of the fine structure of these excitons by means of photoluminescence and Rayleigh scattering spectroscopies. The dynamics of these excitons is also investigated on a sub-picosecond time-scale and brings evidence for the tremendous influence of the environment on the optical properties of such nano-objects for which all constitutive atoms lie on the surface. In a last part, we show how to take advantage of this interaction with the environment. We study nanotubes functionnalized by organic dyes intended to implement light-harvesting functions in new opto-electronic devices.
carbon nanotubes – excitons – photoluminescence – Rayleigh scattering – pump-probe spectroscopy – energy transfer

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