Dye encapsulation into host single-walled carbon nanotubes is an elegant way to create hybrid nano-systems with tunable opto-electronic properties. To this aim, different kinds of molecules (either electron donor or acceptor, absorbing either in the blue or the red visible range) are encapsulated into metallic or semiconducting nanotubes displaying different diameters. Up to now, we have mainly studied encapsulated quaterthiophene derivatives (4T), tetracyanoquinodimethane (TCNQ) and phthalocyanine (MPc) molecules. In this work, we discuss the supramolecular organization of dyes inside the nanotube, the optical properties and the charge transfer for some of our hybrid systems. For instance, using Raman spectroscopy, a significant electron transfer is reported with 4T, whose magnitude strongly depends on the nanotube diameter, and on the metallic or semiconducting character. Experiments also suggest a photo-activated electron transfer for small diameter (~9 Å) semiconducting and metallic tubes. Confinement of electron donor (4T) (respectively electron acceptor (TCNQ)) into small diameter tubes leads to a red shift (blue shift) of the optical absorption energy and an increase (decrease) of the photoluminescence intensities, evidenced by the photoluminescence excitation maps.

The systematic usage of fossil fuels and the emission of their combustion products (mostly CO2) in the air have already impacted global climate. Therefore, new technological solutions to drug the global energy economy towards cleaner and renewable fuels, in particular for mobile applications, are urgently needed. In particular the efficient storage of hydrogen, a clean energy vector, requires to develop an adequate sorbent operating at ambient temperature and moderated pressures, with simultaneously optimized specific surface and hydrogen binding energy. In this project we explore the potential effectiveness of arc-discharge procedure to synthesize carbon-based nanoporous sorbents with characteristics fulfilling the requirements of vehicular applications. We show that by adjusting the synthesis parameters is possible to prepare numerous graphene-based structures of different forms, sizes, and interconnections between them. The arc-discharge technique provides also a relatively easy way to incorporate heteroatoms (like boron or nitrogen) into pure carbon structures. The as-synthesized boron-substituted carbon nanostructures are characterized in term of texture (using nitrogen adsorption and spectroscopic measurements) and homogeneity of boron (using energy filtered transmission electron microscopy). The calorimetric study at different temperatures were performed to quantify the material’s capacity to adsorb hydrogen.The obtained results are promising. The energy of hydrogen adsorption in our samples is the highest ever observed experimentally in carbon-based sorbents. However, the specific surface of as prepared samples is low. Therefore, the thermal and chemical activation procedure have been applied to increase the surface accessible for adsorption and micropore volume, and in consequence, the samples’ capacity to store hydrogen.

W odróżnieniu od obiektów makroskopowych, własności układów o rozmiarach nanometrycznych silnie zależą od ich wielkości i kształtu. Wynika to z faktu, iż większość atomów nanoobiektów znajduje się na ich powierzchni, i ich ich energia kohezji jest mniejsza niż atomów wewnątrz układu. Pokażemy, że gęstość gazu zamkniętego w objętości (w porze) o rozmiarach nanometrycznych, ograniczonej nieoddziaływującymi ścianami jest niejednorodna, i mniejsza (średnio) niż gęstość gazu w skali makroskopowej. Niejednorodność rozkładu gęstości maleje gdy rozmiary układu rosną, i jest zaniedbywalna dla obiektów o rozmiarach powyżej 5 nm. Z drugiej strony, gdy rozmiary poru maleją, gęstość gazu zbliża się do wartości gęstości gazu doskonałego. Efet ten należy odróżnić od niejednorodności gęstoci gazów zaadsorbowanych w nanoporach, spowodowanej różnicą siły oddziaływania gaz-gaz i gaz-adsorbent, która zmienia się wraz z odległością od adsorbenta. Wynik ten ma fundamentalne znaczenie w opisie ilościowym zjawisk adsorpcji, i poprawnym oszacowaniu adsorpcji całkowitej i nadmiarowej w nanoporach. Obie wielkości są obliczane zakładając stałą i jednorodną gęstość gazu w danych warunkach termodynamicznych (p,T), wyznaczoną dla obiektów makroskopowych. Ponadto objętość zajmowana przez gaz w nanoporach nie jest prosta i jednoznaczna do zdefiniowania. Tymczasem obie wielkości: objętość poru i gęstość gazu jaki można pomieścić (bez adsorbcji) w nanoporze są wielkościami niezbędnymi dla poprawnej ilościowej interpretacji eksperymentalnych izoterm adsorbcji. Przeanalizujemy ten aspekt na przykładzie sześciu gazów : badanych intensywnie nośników energii H2 i CH4, używanych do charakteryzacji materiałów porowatych N2, Ar i Kr, oraz CO2, podstawowego gazu cieplarnianego. Praca wykonana w ramach grantu French National Research Agency ANR, grant HYSTOR no. ANR-14-CE05-0009.

Maszyny molekularne [1], zwane także nano-maszynami, są obiektami w skali nanometrycznej, które mogą wykonywać ruchy translacyjne i/lub rotacyjne charakterystyczne dla urządzenie mechanicznych. Synteza tego typu nano-obiektów, to jest nowa rozwijająca się dziedzina, której znaczenie zostało potwierdzone przez przyznanie nagrody Nobla w dziedzinie chemii w 2016 roku [2-4]. W niniejszej prezentacji dyskutujemy rozwój tej dziedziny od czasów Richard’a Feynmann’a [5] do czasów współczesnych, z akcentem na aktualny ‘state of art’ w tej działalności.Przedstawimy koncepcję molekularnego motoru [6] i przedyskutujemy rożne aspekty związane z jego funkcjonowaniem: źródła energii, wpływ masy i lepkości otoczenia, oraz rolę ruchów Browna, a tym samym zwrócimy uwagę na termodynamiczne nierównowagowe aspektu nano-systemów.