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Effet de contrainte et d’environnement diélectrique sur la luminescence de nanotubes
Nous avons mené des expériences sur des nanotubes de carbone isolés dans des structures micellaires de cholate de sodium puis incorporés dans une matrice de gélatine. Ce matériau composite permet de préserver les propriétés de luminescence des nanotubes tout en disposant d’une matrice solide permettant de mener des études à basse température. Nous avons observé des effets d’écrantage diélectrique sur les énergies de transitions qui se décalent toutes en bloc vers le rouge lorsque la constante diélectrique du matériau augmente (c’est le cas par exemple lorsqu’on passe de la suspension aqueuse à la matrice de gélatine). Cet effet s’interprète quantitativement en prenant en compte les deux effets antagoniste de réduction de l’interaction directe électron/trou (énergie de liaison de l’exciton) et de réduction de la self energie (effet de renormalisation du gap). En diminuant la température, on observe un décalage des raies de luminescence des différentes espèces chirales dont le signe dépend des indices n et m. A nouveau, on peut interpréter cet effet quantitativement, en prenant en compte la déformation des nanotubes induite par la différence de dilatation thermique entre la matrice et le tube. Les décalages observés sont en très bon accord avec les calculs de changements de la structure de bandes sous l’effet d’une déformation mécanique et permettent d’estimer la valeur de la déformation induite. Ces résultats prouvent également que le transfert de charge mécanique entre la matrice hote et le nanotube est très bon, ce qui est d’un grand intérêt pour des applications de renfort de matériaux.
Ref : J. Applied Physics 105, 094323 (2009)
- Effet de contrainte sur la luminescence de nanotubes.
- (a) Sous l’effet de la dilatation thermique différente pour la matrice et la nanotubes, les raies de luminescence se décalent.(b) Accord quantitatif avec un modèle de structure de bandes en fonction de la déformation appliquée calculé pour différentes espèces chirales.
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