Ce travail, qui concerne l’étude des nanotubes de carbone mono- et double parois, comporte deux volets distincts: (i) une compréhension des propriétés optiques et phononiques intrinsèques des nanotubes de carbone individuels, (ii) une approche expérimentale originale des propriétés des nanotubes de carbone double-parois fonctionnalisés de manières covalente et non-covalente. Concernant l’étude des propriétés intrinsèques des nanotubes de carbone individuels, des informations originales ont été obtenues en couplant des résultats de spectroscopie Raman, incluant la mesure des profils d’excitation des différents modes, avec des données d’absorption optique et de diffraction électronique. De manière générale, l’approche que nous avons développée a mis en avant la complémentarité de la spectroscopie Raman et de la diffraction électronique pour l’identification « la plus probable » de la structure de chaque tube. Parmi les résultats obtenus sur les tubes mono-paroi (SWNTs) individuels, on peut souligner la confirmation originale du caractère excitonique des transitions optiques obtenue en combinant des données d’absorption et de profils d’excitation Raman, ainsi que la mise en évidence d’un comportement inattendu des rapports d’intensité des composantes LO et TO des modes G. L’étude des nanotubes de carbone double-parois (DWNTs) individuels de structures clairement identifiées a permis de comprendre le rôle de la distance inter-tubes dans les déplacements en fréquence des modes Raman (modes de respiration (RBLM) et modes G), en associant à une distance inter-tube donnée une pression interne négative (positive) quand cette distance est supérieure (inférieure) à 0.34 nm. D’autre part, le rôle des effets d’interférences quantiques dans l’évolution avec l’énergie d’excitation des intensités des composantes LO et TO des modes G a été clairement identifié. Enfin, une attribution de l’origine des transitions optiques, mesurées par spectroscopie d’absorption, de différents DWNTs a été proposée.L’étude des propriétés de DWNTs fonctionnalisés a été réalisée en couplant des expériences de spectroscopie Raman, d’absorption UV-visible-NIR et de photoluminescence (PL), incluant les cartes d’excitation de la photoluminescence (PLE), sur des suspensions de DWNTs avant et après fonctionnalisation, (i) covalente via un groupement diazonium, (ii) covalente et non-covalente ( stacking) par un colorant. Ce travail présente une contribution au débat sur une question essentielle pour l’utilisation des DWNTs dans des dispositifs opto-électroniques, à savoir : « les DWNTs luminescent-ils ? Et si oui, quelle est l’origine de la luminescence ? ». La présence de photoluminescence dans nos échantillons de DWNTs est établie, et l’étude de son évolution avec différents types et degrés de fonctionnalisation démontre qu’elle ne peut provenir que des tubes internes des DWNTs (PL intrinsèque aux DWNTs), ou de SWNTs générés par l’extrusion des tubes internes de DWNTs durant la préparation des suspensions. D’autre part, on peut souligner la mise en évidence d’un transfert d’énergie du colorant vers le tube interne quand le colorant est greffé de manière covalente sur la tube externe.

The results obtained by high pressure neutron powder diffraction and single-crystal x-ray diffraction for the P4mm–Pm $\bar{3}$ m phase transition in the prototype ferroelectric perovskite lead titanate are shown. Neutron diffraction is found to be strongly sensitive to the dipolar moment in the PbTiO3 unit cell due to the gradual reduction of the displacement of the Ti and O atoms from centrosymmetric positions in the cubic perovskite structure which exhibits anti-phase scattering of Pb, Ti and O atoms. From applying both techniques, the anomalously high Debye–Waller factor for the lead atoms confirms the disordered character of the cubic phase. High pressure single crystal x-ray diffraction also perfectly describes the ferroelectric–paraelectric transition and will be the technique of choice to solve higher pressure structures for PbTiO3.

We report on the nonlinear optical response of a mono-chiral sample of (6,5) single-wall carbon nanotubes by means of broad-band two-color pump-probe spectroscopy with selective excitation of the S11 excitons. By using a moment analysis of the transient spectra, we show that all the nonlinear features can be accurately accounted for by elementary deformations of the linear absorption spectrum. The photo-generation of S11 excitons induces a broadening and a blue shift of both the S11 and S22 excitonic transitions. In contrast, only the S11 transition shows a reduction of oscillator strength, ruling out population up-conversion. These nonlinear signatures result from many-body effects, including phase-space filling, wave-function renormalization and exciton collisions. This framework is sufficient to interpret the magnitude of the observed nonlinearities and stress the importance of intersubband exciton interactions. Remarkably, we show that these intersubband interactions have the same magnitude as the intraband ones and bring the major contribution to the photo-bleaching of the S22 excitonic transition upon S11 excitation through energy shift and broadening.

The performance of induction magnetometers, in terms of resolution, depends both on the induction sensor and the electronic circuit. To investigate accurately the sensor noise sources, an induction sensor, made of a ferrite ferromagnetic core, is combined with a dedicated low voltage and current noise preamplifier, designed in CMOS 0.35 µm technology. A modelling of the contribution of the ferromagnetic core to the noise through the complex permeability formalism is performed. Its comparison with experimental measurements highlight another possible source for the dominating noise near the resonance.

The rise of efficient extraction techniques triggered a renewal of interest in semiconducting carbon nanotubes (s-SWNT) research. It represents a great interest for optoelectronics, with outstanding properties in field-effect transistor, and s-SWNT ability to efficiently emit light in the near-IR range. In particular, polyfluorene (PFO) wrapped s‑SWNT (s-SWNT@PFO) display strong photoluminescence, and could be coupled with photonic devices such as microring resonators [1,2] to control photoluminescence linewidth and enhance photoluminescence intensity. The main challenge for using s-SWNT@PFO in optoelectronics lies in the difficulty to establish good electrical contact with a PFO embedded carbon nanotube, and existing studies only focused on optical pumping of carbon nanotubes networks, without addressing issues of electrical driving. We propose to investigate these issues using s-SWNT@PFO networks deposited on patterned substrate (Figure). The network formation process allow to control nanotube density, while the amount of remaining metallic nanotube in the network could be adjusted at the extraction phase. A selective annealing process under low pressure is used to tune PFO wrapping around the nanotubes. The resulting s-SWNT@PFO networks are then probed by AFM, Raman spectroscopy, absorption, photoluminescence and electrical experiments.