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Posté par Redbran le Lundi 13/02/2017 à 12:00
Des cristaux à luminescence multicolore: une approche cœur-coquille
Le contrôle précis de la morphologie d'un matériau, un cristal par exemple, peut parfois faire émerger des propriétés originales. Les cristaux de complexes de lanthanides récemment obtenus par une équipe du Laboratoire de chimie (CNRS/ ENS de Lyon/ UCBL) en sont un bel (Nommé en l’honneur de l'inventeur Alexandre Graham Bell, le bel est unité de mesure logarithmique du rapport entre deux puissances, connue...) exemple. La structure singulière de ces derniers, de type cœur-coquille, a permis l'accès à une luminescence (La luminescence est une émission de lumière dite "froide", par opposition à l'incandescence qui elle est chaude.) multicolore modulable par la longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en...) d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle transporte de...) d'excitation. Réalisé en collaboration avec les équipes lyonnaises du Laboratoire "Chemistry, catalysis, polymers and processes" (CNRS/ ESCPE Lyon/UCBL), de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter...) de génomique (La génomique est une discipline de la biologie moderne. Elle étudie le fonctionnement d'un organisme, d'un organe, d'un cancer, etc. à l'échelle du génome, et non plus limitée à celle d'un seul gène. ...) fonctionnelle (En mathématiques, le terme fonctionnelle se réfère à certaines fonctions. Initialement, le terme désignait les fonctions qui en prennent d'autres en argument. Aujourd'hui, le terme a...) de Lyon (CNRS/ENS de Lyon/UCBL) et du Laboratoire des multi-matériaux et interfaces (CNRS/UCBL), ce travail vient de paraitre dans la revue Chemistry - A European Journal.

Les complexes à base de lanthanides sont connus pour présenter des propriétés de luminescence, ce qui leur ouvre des applications dans le domaine de l'éclairage ou encore de l'imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui représentent des êtres ou des choses. La fabrication se faisait jadis soit...) en milieu biologique. Excités par une lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière est intimement liée à la...) ultra-violette qu'ils absorbent, ces complexe re-émettent une lumière visible (La lumière visible, appelée aussi spectre visible ou spectre optique est la partie du spectre électromagnétique qui est visible pour l'œil humain.) de longueur d'onde précise et dépendante du lanthanide choisi. Ces complexes sont également connus pour cristalliser de manière originale: en effet, substituer un lanthanide par un autre en cours de cristallisation ne gêne en rien la croissance du cristal (Cristal est un terme usuel pour désigner un solide aux formes régulières, bien que cet usage diffère quelque peu de la définition scientifique de ce mot. Selon l'Union internationale de cristallographie, tout...) qui se poursuit sans discontinuité pour former un cristal parfait de taille millimétrique.


Préparation en deux étapes d'un cristal imbriqué avec un complexe terbium au cœur entouré d'une coquille de complexe d'europium. Trois photographies prises de ce cristal sous lumières UV à différentes longueurs d'onde. © François Riobé
D'où l'idée qu'ont eue les chercheurs du Laboratoire de chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle partage des espaces...) de l'ENS de jouer avec ces propriétés remarquables de cristallisation pour préparer des "multi-cristaux" luminescents, pouvant présenter non plus une mais plusieurs luminescences à différentes longueurs d'onde, en fonction de la lumière ultra-violette excitatrice. Ainsi, ils ont pu envelopper un cœur de complexes de terbium dans une coquille de complexes d'europium, deux lanthanides luminescents, pour former des cristaux. Selon la longueur d'onde d'excitation, ils ont pu observer, une luminescence rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.) de la coquille, verte du cœur, ou simultanée des deux domaines cristallins à une longueur d'onde d'absorption ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise par une autre entité, par exemple, un atome qui fait une transition entre deux niveaux d'énergie électronique. Le photon est...) commune aux deux lanthanides (voir Figure). Un premier pas de nouveaux matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) multifonctionnels dont il est possible de contrôler la multi-luminescence, paramètre (Un paramètre est au sens large un élément d'information à prendre en compte pour prendre une décision ou pour effectuer un calcul.) clé pour leur utilisation dans des dispositifs photo-luminescents tels que des éclairages à couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s) donnée(s).) variable (En mathématiques et en logique, une variable est représentée par un symbole. Elle est utilisée pour marquer un rôle dans une...) ou de nouveaux dispositifs anti-contrefaçon.

Référence publication:
Cristina M. Balogh, Laurent Veyre, Guillaume (Guillaume est un prénom masculin d'origine germanique. Le nom vient de Wille, volonté et Helm, heaume, casque, protection.) Pilet, Cyril Charles, Laurent Viriot, Chantal Andraud, Chloé Thieuleux, François Riobé & Olivier Maury
Two-color three-state luminescent lanthanide core-shell crystals
Chem. Eur. J. 12 janvier 2017
DOI: 10.1002/chem.201605728

Contact chercheur:
François Riobé, Laboratoire de chimie - Lyon

Contacts institut:
Christophe Cartier dit Moulin (Un moulin est une machine à moudre les grains de céréale en farine et, par analogie, une machine à broyer, piler, pulvériser diverses substances...), Stéphanie Younes

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Source: CNRS-INC