MOFs à base de lanthanides pour une application de nanothermomètres luminescents
(Projet-ANR-18-CE09-0008)

Octobre 2018 - Septembre 2022

Coordinateur du projet : Hélène BRAULT   (équipe MIOPS)

Personnels IMN impliqués :
Thibault AMIAUD (Doctorant)

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Mesurer précisément la température à l'échelle sub-micrométrique représente un défi important, notamment dans les domaines des nanotechnologies et de la nano-médecine. Il est essentiel de développer des thermomètres à haute résolution spatiale et non-invasifs pour une mesure précise de température lors de certains phénomènes présents dans des dispositifs électroniques et photoniques (transport thermique, réactions thermiques). Les premières approches de nano-thermométrie consistaient à miniaturiser les thermomètres conventionnels à contact, dans lesquels la mesure de la température est obtenue par un flux de chaleur au cœur d’une sonde invasive. La miniaturisation a cependant atteint ses limites et devient insuffisante pour la mesure de température d’objets en mouvement ou bien à des échelles en-dessous d’une dizaine de micromètres (par exemple la fluctuation de température intracellulaire, la température à l’échelle moléculaire, dans des micro-circuits électroniques ou bien dans des nanofluides). Il y a donc actuellement une forte demande de nano-thermomètres sans contact pouvant être utilisés pour des objets nanométriques. Les MOFs à base d’europium et de terbium sont récemment apparus comme une génération prometteuse de thermomètres répondant à cette nouvelle problématique. La mesure température est alors basée sur la dépendance en température du rapport d’intensité d’émission de deux transitions électroniques bien distinctes, à savoir les transitions 5D4?7F5 et 5D0? 7F2 des ions Tb3+ et Eu3+, respectivement. Dans ce contexte, le projet THERMOF vise à identifier les paramètres clés (topologie, composition) régissant les principales caractéristiques optiques des thermomètres à base de MOFs, au travers d’une corrélation structure-propriété approfondie sur une famille de matériaux. Une seconde partie du projet consistera à synthétiser les MOFs sous formes de nanoparticules et à étudier l'impact de la nanostructuration sur les performances des matériaux pour envisager une utilisation pratique à long terme