Soutenance de thèse de Andrei PASTUKHOV

L'ablation laser dans les liquides (LAL) ouvre de nouveaux horizons dans le domaine de la production de nanoparticules. Elle permet non seulement une synthèse simple d'une grande variété de matériaux, mais garantit également leur grande pureté. La thèse se concentre sur la synthèse de nouvelles nanoformulations par ablation laser ultrarapide pulsée à la femtoseconde (fs) dans des liquides (PLAL). Dans cette étude, nous montrons la production de nanoparticules (NPs) plasmoniques de bore (B) élémentaire et de nitrure de métal de transition (MN, M = Zr, Hf) dans un milieu ultrapur. La formation de NPs de B élémentaire en milieu aqueux suit un scénario inhabituel de coproduction d'acide borique, qui agit comme agent stabilisant, alors que la composition des nanoformulations à base de MN dépend fortement du type d'environnement liquide et des paramètres liés au laser. Nous démontrons que les propriétés plasmoniques des nanoparticules à base de MN peuvent être facilement modifiées par oxydation, alors que leur taille reste la même. Nous effectuons également la caractérisation des NPs et appliquons un certain nombre de modèles numériques pour élucider les propriétés physiques des nanomatériaux formés. La thèse aborde également la fonctionnalisation des nanomatériaux formés avec diverses molécules biologiques et des affibodies afin d'obtenir une stabilité élevée et un effet de ciblage dans les milieux biologiques. Une évaluation biologique des NPs conjuguées à des biomolécules pour la thérapie photothermique est démontrée, montrant leur potentiel d'application dans ce domaine.

Laser ablation in liquids (LAL) opens up new horizons in the field of nanoparticles production. It not only provides a straightforward synthesis of a wide variety of materials, but also ensures their high purity. The thesis is focused on the synthesis of novel nanoformulations by ultrafast femtosecond (fs) pulsed laser ablation in liquids (PLAL). In this study, we show the production of elemental boron (B) and transition metal nitride (MN, M = Zr, Hf) plasmonic nanoparticles (NPs) in an ultrapure media. The formation of elemental B NPs in aqueous medium follows an unusual scenario of boric acid co-production, which acts a as stabilizing agent, whereas the composition of MN-based nanoformulations strongly depends on the type of liquid environment and laser-related parameters. We demonstrate that the plasmonic properties of MN-based NPs can be easily altered via oxidation, whereas their sizes remain the same. We also perform the characterization of NPs and apply a number of numerical models to elucidate the physical properties of formed nanomaterials. The thesis also addresses a functionalization of formed NPs with various biological molecules and affibodies to achieve their high stability and targeting effect in the biological media. A biological assessment of biomolecules-conjugated NPs for photothermal therapy is demonstrated, showing their prospective and high potential for application in this area.