No / Controllable 3D assembly of multicomponent inorganic nanomaterials by precisely positioning two or more types of nanoparticles to modulate their interactions and achieve multifunctionality remains a major challenge. The diverse chemical and structural features of biomolecules can generate the compositionally specific organic/inorganic interactions needed to create such assemblies. Toward this aim, we studied the materials-specific binding of peptides selected based upon affinity for Ag (AgBP1 and AgBP2) and Au (AuBP1 and AuBP2) surfaces, combining experimental binding measurements, advanced molecular simulation, and nanomaterial synthesis. This reveals, for the first time, different modes of binding on the chemically similar Au and Ag surfaces. Molecular simulations showed flatter configurations on Au and a greater variety of 3D adsorbed conformations on Ag, reflecting primarily enthalpically driven binding on Au and entropically driven binding on Ag. This may arise from differences in the interfacial solvent structure. On Au, direct interaction of peptide residues with the metal surface is dominant, while on Ag, solvent-mediated interactions are more important. Experimentally, AgBP1 is found to be selective for Ag over Au, while the other sequences have strong and comparable affinities for both surfaces, despite differences in binding modes. Finally, we show for the first time the impact of these differences on peptide mediated synthesis of nanoparticles, leading to significant variation in particle morphology, size, and aggregation state. Because the degree of contact with the metal surface affects the peptide’s ability to cap the nanoparticles and thereby control growth and aggregation, the peptides with the least direct contact (AgBP1 and AgBP2 on Ag) produced relatively polydispersed and aggregated nanoparticles. Overall, we show that thermodynamically different binding modes at metallic interfaces can enable selective binding on very similar inorganic surfaces and can provide control over nanoparticle nucleation and growth. This supports the promise of bionanocombinatoric approaches that rely upon materials recognition. / Air Office of Scientific Research grant number FA9550-12-1-0226

Les nanostructures plasmoniques sont à l’origine de nombreuses avancées technologiques aussi bien en recherche analytique ou biomédicale que dans la production et le stockage d’énergie. L’intérêt pour cette nanotechnologie est motivé par l'adaptabilité des propriétés optiques et électroniques réalisable en manipulant la composition et la structure des particules métalliques. Contrairement aux matériaux macroscopiques, un minuscule changement de taille ou de morphologie peut entraîner un important changement dans la réponse optique des particules. Puisque l’efficacité des nanostructures pour le développement d’applications dépend fortement de leurs propriétés plasmoniques, un fin contrôle sur celles-ci est crucial. À cet effet, les nanoparticules creuses présentent un intérêt particulier en raison de la possibilité de moduler leur résonance plasmon de surface localisée (LSPR) par la manipulation du rapport de dimension entre la cavité et la coquille. L’approche la plus directe pour la synthèse de ce type d’architectures est la réaction de remplacement galvanique, dont la première étape est de préparer des nanoparticules de géométrie désirée qui serviront de gabarit sacrificiel, pour ensuite les oxyder avec un métal de potentiel de réduction plus élevé afin de produire une coquille creuse qui suivra la forme du gabarit. Cette approche de synthèse nécessite une maitrise de la cinétique de réaction typiquement obtenue en contrôlant le débit d’incorporation du réactif, par l’ajustement de la température du milieu réactionnel et/ou l’ajout d’un co-réducteur. Cette thèse décrit comment l'efficacité du remplacement galvanique peut être améliorée en contrôlant le degré d'hydratation et d'hydrolyse du précurseur d'ions métalliques (c.-à-d. leur spéciation) en utilisant le pH ou la concentration de ligand comme paramètres de contrôle. Dans ce travail, nous avons démontré que les espèces Au3+ hautement chlorées de forme AuCl4-q(OH)- q remplacent agressivement les nanoparticules Ag et conduisent à des structures brisées alors que les espèces fortement hydrolysées sont inactives en raison de leur potentiel de réduction plus faible à celui de l’argent. Toutefois, en utilisant des ions métalliques partiellement hydrolysés, nous avons pu obtenir des nanostructures creuses avec des parois lisses ou rugueuses. Par ailleurs, les propriétés optiques des nanoparticules creuses Ag-Au telles que les énergies de résonance plasmon et l'intensité des bandes d’extinction et de diffusion ont été analysées. Deux paramètres-clé pour modifier les propriétés optiques ont été étudiées, à savoir, la stœchiométrie atomique des métaux et la taille de la matrice sacrificielle utilisée. Nous avons démontré que la combinaison des deux approches offre de nombreuses possibilités pour le réglage des résonances plasmon. Finalement cette étude a été étendue à d’autres ions métalliques, tels que PdCl2-4- et PtCl2-4- , pour la formation de nanoparticules creuses Ag-Pd et Ag-Pt. / Plasmonic nanostructures are at the origin of many technological advances in analytical or biomedical sciences as well as for the production and storage of energy. The interest for this nanotechnology is motivated by the adaptability of optical and electronic properties achievable by manipulating the composition and structure of the particles. Unlike macroscopic materials, a tiny change in the size or morphology may result in a significant change in the optical response of particles. Since the efficiency of nanostructures for application development strongly depends on their plasmonic properties, a fine control over them is crucial. For this purpose, hollow nanoparticles are of interest because of their highly tunable localized surface plasmon resonance (LSPR) made possible by manipulating the dimension ratio between the cavity and the shell. The most direct approach for synthesizing this type of architecture is the galvanic replacement reaction, where nanoparticles of the desired geometry are first prepared as a sacrificial template and then oxidized with a metal ion of higher reduction potential producing a hollow shell which conforms to the shape of the template. This synthesis approach requires excellent control over reaction kinetics typically obtained by adjusting the rate of incorporation of the reagent, the temperature of the reaction medium, and/or by the addition of a co-reducer. This thesis describes how the efficiency of galvanic replacement can be improved by controlling the degree of hydration and hydrolysis of the metal ion precursor (i.e., the metal ion speciation) using pH or ligand concentration as control parameters. In this work, we have demonstrated that highly chlorinated Au3+ species in the forms of AuCl4-q(OH)- aggressively replace Ag nanoparticles and lead to broken structures while highly hydrolyzed species are inactive due to their lower reduction potential than that of the Ag nanoparticles. However, using partially hydrolyzed metal ions, we were able to obtain hollow nanostructures with smooth or rough walls. In addition, the optical properties of Ag-Au hollow nanoparticles such as the plasmon resonance energies and the intensity of the extinction and diffusion bands were analyzed. Two key parameters to modify the optical properties were studied, namely the atomic stoichiometry of the metals and the size of the sacrificial template. We have shown that the combination of the two approaches offers many possibilities for the tuning of plasmon resonances. Finally, this study was extended to other metal ions, such as PdCl2-4 and PtCl2-4 , for the formation of nanoparticles hollow Ag-Pd and Ag-Pt.

L’objectif principal de ce projet de doctorat porte sur le développement d’architectures nanostructurées afin d’étudier l’interaction par couplage dipôle dipôle entre des molécules chromophores et des particules colloïdales métalliques. Certains métaux nobles comme l’Au ou l’Ag possèdent d’intéressantes propriétés optiques lorsqu’ils se retrouvent sous la forme de nanoparticules. En effet, l’oscillation collective d’électron de conduction, propriété connue sous le nom de plasmon de surface localisé est responsable des couleurs vives et intenses de ces suspensions colloïdales. Ce plasmon de surface entraîne une forte concentration locale du champ électrique qui a été utilisé afin d’amplifier différentes méthodes spectroscopiques comme la fluorescence. L’exaltation de fluorescence par les métaux ou MEF permet d’améliorer les propriétés intrinsèques de fluorophores moléculaires par l’amplification de l’efficacité d’excitation et d’une diminution de leur temps de vie à l’état excité, résultant globalement en une augmentation de l’intensité de fluorescence. Un typed’architecture permettant d’exploiter cette exaltation MEF sont les nanoparticules hybrides coeur-coquille de type metal@silice. Cependant, qu’arrive-t-il lorsqu’on assemble ces nanoparticules en un assemblage plus complexe comme une chaîne de nanoparticules par exemple ? De nouvelles propriétés plasmoniques peuvent alors être exploitées tel le couplage plasmonique entre les nanoparticuleset la propagation d’un plasmon au sein de la chaîne. L’objectif de ce projet est donc d’étudier les propriétés plasmoniques de chaînes de nanoparticules coeur-coquille avec la fluorescence dans le but d’observer une propagation plasmonique. L’assemblage en chaîne de ces nanoparticules hybrides s’est effectué à l’aide d’une technique exploitant une étampe de polydiméthylsiloxane ridée afin d’aligner les nanoparticules à l’intérieur des nanorides formées. L’influence de propriétés géométriques de ces assemblages sur les propriétés de fluorescence d’unfluorophore connu, la fluorescéine, sera présentée. La caractérisation des propriétés optiques de couplages plasmonique par rapport à la taille des coeurs de nanoparticules Ag@SiO2@fluorophore a été réalisé à l’aide de techniques de microscopie de fluorescence, de diffusion en champ sombre et de microscopie de temps de vie de fluorescence. Ces informations fondamentales ont d’ailleurs été appliquées pour étudier la propagation plasmonique dans ces assemblages linéaires de nanoparticules hybrides à l’aide d’une nouvelle technique d’imagerie de fluorescence et plasmon par onde évanescente de guides d’onde photo-inscrits.De plus, une nouvelle technique d’excitation par onde évanescente de guides d’onde photo-inscrits sera présentée pour l’imagerie de propagation plasmonique. La fabrication de ces guides, par photoinscription dans des substrats de silice est réalisée en collaboration avec le groupe du Prof. Réal Vallée du Centre d’Optique, Photonique et Laser à l’aide d’un laser à impulsion femtoseconde. Le positionnement des guides d’onde près de la surface du substrat créer une méthode d’excitation en champ proche par l’onde évanescente éliminant ainsi les problèmes de signaux parasites provenant du volume avoisinant la surface.

Semiconductor nanostructures have attracted great interest owing to their unique physical properties and potential applications in nanoscale functional devices. The enhancement of the physical properties of semiconductor nanostructures and their performance in devices requires a deeper understanding of their fundamental microstructural properties. Thus this thesis is focused on the experimental and theoretical studies of the microstructural properties of two important semiconductor nanostructures: axial heterostructured silicon nanowires with varying doping and indium nitride colloidal nanoparticles. In this thesis, axial heterostructured silicon nanowires with varying doping were synthesized on an oxide-removed Si{111} substrate using a vapour-liquid-solid approach. Their fundamental microstructural properties, including the crystalline structure, wire growth direction and morphologies, were studied using various characterization techniques. It is found that a very small fraction of the silicon nanowires crystallize in a hexagonal (wurtzite) phase, which is thermodynamically unstable in bulk silicon under ambient conditions, while a large majority of the synthesized silicon nanowires exhibit the expected diamond cubic crystalline structure. About 75% of the diamond cubic silicon nanowires synthesized grow in a single <111> direction, while the rest contain growth-related kinks, where the nanowire switches to another direction during the growth. The ~109° silicon nanowire kinks are the most commonly observed, and the growth direction before and after such ~109° kink are both <111>. The sidewalls of silicon nanowires do not change abruptly at the ~109° kink, but exhibit an elbow-shaped structure. It is also found that the nanowire sidewalls exhibit periodic nanofaceting, which is strongly doping-dependent. The nanofaceting is found to occur during the enhanced sidewall growth that arises when the diborane dopant gas is introduced. A thermodynamic model predicting the dependence of nanofacet period on the wire diameter is developed. Another semiconductor nanostructure studied in this thesis is indium nitride colloidal nanoparticles, which were grown using a solution-phase chemical method. The formation of such indium nitride colloidal nanoparticles is confirmed by studying their compositions, crystalline structures and shape using various electron microscopy techniques. The size of the indium nitride colloidal nanoparticles was controlled by varying the time of solution-phase reactions. The most probable size of the colloidal nanoparticles increases and the size distribution broadens with the increase of reaction time. The crystalline structures of the indium nitride colloidal nanoparticles are found to be particle size dependent. The observed dependence of the band gap blueshift of the indium nitride colloidal nanoparticles on the reaction time (hence the particle size) is explained by the quantum-size effect.

Cette thèse, réalisée dans l'équipe OPTO-PV du laboratoire IM2NP, porte sur l'étude des propriétés particulières des nanostructures de petites dimensions pour des application optoélectroniques. Pour le solaire photovoltaïque, leur utilisation permet d'augmenter l'efficacité et de réduire les coûts. Après avoir étudié les différentes technologies et phénomènes photovoltaïques, nous avons choisi les cellules hybrides organiques - nanosphères semiconductrices comme structures d'étude. Nous avons alors développé une approche numérique de détermination des propriétés intrinsèques des boîtes quantiques. Notre méthode est rapide et nécessite peu de paramètres pour une utilisation à la fois prédictive et explicative. Nous déterminons les propriétés électronique avec l'approximation de la masse effective en la modifiant pour tenir compte de la non-parabolicité des bandes électroniques. Nous utilisons ces résultats pour évaluer les propriétés optiques, particulièrement l'absorption qui joue un rôle important dans le processus photovoltaïque. Nous prenons en compte des effets de couplages diélectriques sur ces propriétés ainsi que des aspects thermodynamiques. Ces outils nous permettent d'étudier l'effet du confinement quantique des charges sur le comportement optoélectroniques de nanostructures de différents types: multipuits couplés, fils de section circulaire et boîtes sphériques. La réalisation et la caractérisation de couches minces de PMMA incorporant des nanosphères homogènes et (cœur)coquille composées de différents semiconducteurs valident notre approche et posent les bases de l'étude de couches actives hybrides pour la réalisation de cellules solaires performantes. / This thesis was conducted in the OPTO-PV team of the IM2NP laboratory. Its aim is to study the peculiar properties of low-dimensional nanostructures for use in optoelectronic applications. For photovoltaics in particular, they can be used for the realization of innovative devices with theoretical hight efficiencies at low costs. After we evaluated the various technologies and phenomena that can be used in nanostructured photovoltaics, we decided to choose an hybrid organic polymer - inorganic quantum dots solar cell as study structure. We then developed a numerical approach to determine the intrinsic properties of quantum dots. Our method is fast and requires few parameters so that we can conduct predictive and explicative studies. We start with the evaluation of the electronic properties under the effective mass approximation that we modify to take into account the non-parabolicity of the energy bands. We use the results to derive the optical properties with emphasis on absorption that plays an important role in the photovoltaic process. We take dielectric coupling effects and also thermodynamic effects into account. Those tools allow the study of the effect of quantum confinement on the optoelectronic behavior of various nanostructures: coupled quantum wells, circular cross-section quantum wires and spherical dots. The fabrication and characterization of PMMA thin-films containing homogeneous and (core)shell quantum dots of different semiconductors, validate our approach and constitute the first step towards the study of hybrid active layers for efficient solar cells.

Les problématiques liées à la diminution de la taille des dispositifs actuels amènent l’industrie à réfléchir à des techniques de gravure ayant des résolutions à l’échelle de l’atome. Dans ce contexte, les techniques de nanostructuration directes sont très bien adaptées et représentent un potentiel important pour un futur proche dans les laboratoires de recherches. Le projet sur lequel j’ai travaillé avait pour but de coupler dans un environnement Ultra-Vide (UHV), un Dual-Beam, composé d’un FIB (Faisceau d’Ions Focalisé) et d’un MEB (Microscope électronique à balayage) et un bâti d’épitaxie par jet moléculaire (MBE), technique ultime en termes de dépôt. Cet environnement UHV répond à la nécessité de propreté absolue des substrats et constitue un moyen pertinent de rendre fonctionnels les dispositifs ainsi élaborés dans des domaines aussi variés que la micro-nanoélectronique, l’optoélectronique, le photovoltaïque, la spintronique, la plasmonique, etc. La connexion sous UHV de la nanofabrication FIB à la croissance MBE représente une voie unique pour fabriquer des structures 3D en alternant des étapes gravure/dépôt. Parmi les différentes applications, nous avons choisi de nous focaliser sur nanostructures de silicium. Le principal challenge pour l’industrie microélectronique et pour les chercheurs est d’être capable de réaliser une optoélectronique entièrement intégrée à base de Si. Cela nécessite de convertir les matériaux à base de Si en absorbeur/émetteur efficaces de lumière. Une des pistes les plus prometteuses pour obtenir une bande interdite directe est de combiner les effets de la fonctionnalisation chimique et du confinement quantique dans les nano-objets. / The reduction of device sizes represents a major issue in microelectronic industry which motivates several teams of researchers to develop nanopatterning with atomic resolution. In this context, maskless nanostructuration techniques are well-adapted and have an important potential for the nearest future in labs and industry. The aim of the project I worked on is the connection in a Ultra-High-Vacuum (UHV) environment between a Dual-Beam, equipped with a FIB (Focused Ion Beam) and a SEM (Scanning Electron Microscopy) and a MBE (Molecular Beam Epitaxy) cluster, which is the highest-controlled deposition technique. The UHV environment is the solution for an absolute cleanliness and represents a relevant way to fabricate functionalized devices for micro-nanoelectronics, optoelectronics, photovoltaic, spintronic, plasmonic, etc… This UHV connection combining FIB nanostructuration and epitaxy growth technique provides a unique platform to elaborate tridimensional structures with milling/deposition steps. Among different applications, we decided to focus on silicon based nanostructures. Regarding silicon nanostructures. The main challenge for microelectronics industry and for the researchers in this field is the realization of optoelectronics devices fully integrated in silicon systems. This requires to convert silicon based materials into absorber/emitter of light. One of the most promising way to change the electronic structure and to get a direct bandgap is the combination of chemical functionalization and quantum confinement into silicon based nano-objects.

In the past two decades carbon nanotubes and graphene have attracted a lot of research attention due to their exceptional electronic properties. The research focus on improving the synthesising techniques will eventually lead to their applications in terahertz wave, millimetre wave and microwave frequencies. In this thesis, a modelling technique based on the transmission line theory is proposed to calculate the 2-port S-parameters of vertically aligned CNT arrays with finite sizes and arbitrary cross sections. The process takes into account all the coupling in the array and gives the analytical solution of S-parameters. The simulation results from the proposed technique are compared with results obtained by effective single conductor model and shows a good matching for small arrays and an increasing difference with the increase of array sizes. From the S-parameters, the fundamental properties of CNT arrays such as input impedance and absorption are obtained and compared with measurement results in microwave frequencies. The dependence of these properties on ambient temperature and host medium are also presented to explore the tunability of CNT arrays. From the Fabry-Perot the wave propagating velocity is also calculated for arrays with different sizes and fitted with a power function. The S-parameters allows the extraction of the complex permittivity, permeability and conductivity of the CNT array. The extracted permittivity and absorption are compared with measurement results. The graphene nanoribbons are simulated in the same manner. The graphene sheet on top of a microstrip gap is simulated using transmission line model at microwave frequencies to show the impact of parasitics and contact resistances. Finally, a graphene based microwave absorber is proposed and modelled under both electric and magnetic bias. The absorber shows good broadband absorption rate and a potential for turning transparent and opaque to microwaves under both electric and magnetic bias.

L'évolution des technologies liées aux semi-conducteurs a amené à l'étude de la cohérence des Bits Quantiques (Qbits) dans l'objectif de réduction de la taille des composants. A l'aide de la spectroscopie cohérente non-linéaire, j'ai pu étudier les propriétés de cohérences des excitons confinés dans des boites quantiques (BQ), eux-même intégrées dans différentes nano-structures. L'intérêt des nano-structures est d'augmenter le ratio signal-sur-bruit, indispensable dans notre expérience. L'utilisation des nano-structures est aussi indispensable dans l'objectif de la mise en place d'un couplage radiatif à longue distance entre 2 BQs. Il fut tout d'abord nécessaire de caractériser des nano-structures déterministes permettant d'augmenter le rendement d 'échantillons utilisables en conservant l'intensité de signal émit par les BQs. De plus, j'ai développé mon expérience afin d'affiner notre capacité d'étudier le couplage proches entre BQs intégrées dans une micro-cavité. Ensuite Nous avons testé plusieurs formes de nano-structures 1D (trompettes et ridges) afin de d'amplifier le couplage à longue distance et et comprendre les obstacles auxquels nous auront à faire face . Enfin une caractérisation de nouveaux matériaux 2D fut réalisée, en vue de d'améliorer notre compréhension des dynamiques des excitons dans ce type de matériaux. / The evolution of technologies related to semiconductors has led to the study of the coherence of Quantum Bits (Qbits) in order to reduce the size of the components. Using nonlinear coherent spectroscopy, I was able to study the coherence properties of excitons confined in quantum dots (BQs), themselves integrated into different nano-structures. The interest of nanostructures is to increase the signal-to-noise ratio, essential in our experience. The use of nano-structures is also essential for the purpose of setting up a long-distance radiative coupling between 2 BQs.First of all, it was necessary to characterize deterministic nano-structures that make it possible to increase the yield of usable samples by preserving the signal intensity emitted by the BQs. In addition, I developed my experience to refine our ability to study close-coupling between BQs embedded in a micro-cavity. Then we tested several forms of 1D nano-structures (trumpets and ridges) in order to amplify the long-distance coupling and to understand the obstacles we will have to face. Finally a characterization of new 2D materials was realized, in order to improve our understanding of exciton dynamics in this type of materials.

Le transfert d'énergie par résonance de type Förster (FRET) permet de mesurer des distances nanométriques grâce à la dépendance critique de l'efficacité du transfert avec la séparation entre un donneur et un accepteur d'énergie. Le phénomène se produit quand le fluorophore donneur dans l'état excité transfère son énergie d'excitation à un accepteur à proximité de façon non-radiative avec une interaction dipôle-dipôle de champ proche. Les structures nanophotoniques sont capables de contrôler cette interaction grâce à la modification de la densité local d'états électromagnétiques (LDOS) d'un émetteur quantique. Nous avons démontré clairement l'exaltation du transfert d'énergie des paires FRET individuelles sous l'influence des nano-ouvertures percées en or et en aluminium et aussi à l'aide des designs plus complexes comme la `` antenna-in-box ". Notamment, nous avons dévoilé l'importance essentielle de l'orientation relative entre les dipôles sur les possibilités d'exaltation du transfert d'énergie par le biais des nanostructures. Également, nous avons utilisé des nanofils en argent pour démontrer un transfert d'énergie de long-distance entre deux nanoparticles séparées de plus d'un micromètre. Nos résultats éclairent le chemin de l'exploration du FRET, qui est largement utilisé dans les sciences du vivant et la biotechnologie. Les nanostructures optiques ouvrent de plus des perspectives d'applications innovantes pour la construction de biocapteurs, de sources de lumière ou dans l'industrie photovoltaïque. / The technique of Förster resonance energy transfer (FRET) determines the separation between two molecules at the nanometer scale, where molecular interactions can take place. The phenomenon requires a donor fluorophore transferring its energy in a non-radiative way, through a near-field dipole-dipole interaction, to an acceptor. Nanophotonics achieves accurate control over these interactions by modifying the local density of optical states (LDOS) of a single quantum emitter. We have clearly demonstrated enhanced energy transfer within single FRET pairs confined in single nanoapertures made of gold and also aluminum or in more complex structures like the antenna-in-box design. In particular, we have revealed the strong influence of the mutual dipole orientation on the FRET enhancement using nanostructures. Also, by means of silver nanowires, we have demonstrated a long-range plasmon-mediated fluorescence energy transfer between two nanoparticles separated by micrometer distance. Our results are clearing a new path to improve the energy transfer process widely used in life sciences and biotechnology. Optical nanostructures open up many potential applications for biosensors, light sources or photovoltaics.

Law, Pak Tsun = 研究氧化鋅納米粒子應用在生物醫學的可能性 / 羅百浚. / Thesis (M.Phil.)--Chinese University of Hong Kong, 2011. / Includes bibliographical references (p. 62-63). / Abstracts in English and Chinese. / Law, Pak Tsun = Yan jiu yang hua xin na mi li zi ying yong zai sheng wu yi xue de ke neng xing / Luo Baijun. / Chapter 1 --- Introduction --- p.1 / Chapter 2 --- Background --- p.2 / Chapter 2.1 --- Introduction of Zinc Oxide Nanostructures --- p.2 / Chapter 2.1.1 --- Biomedical Application of ZnO nanostructure --- p.3 / Chapter 2.2 --- Current problems of Zinc Oxide Nanostructures on Biological Application --- p.5 / Chapter 2.2.1 --- Behaviours of ZnO Nanostructure in Cell Culture --- p.6 / Chapter 2.2.2 --- Cytotoxicity of ZnO Nanostructures --- p.8 / Chapter 2.2.3 --- Other Synthetic Problems --- p.9 / Chapter 2.3 --- Summary --- p.9 / Chapter 3 --- Instrumentation and Experimental Methodology --- p.11 / Chapter 3.1 --- Electron Microscopy --- p.11 / Chapter 3.1.1 --- SEM --- p.12 / Chapter 3.1.2 --- TEM --- p.13 / Chapter 3.1.3 --- Elemental Analysis --- p.14 / Chapter 3.2 --- X-ray Photoelectron Spectroscopy --- p.16 / Chapter 3.3 --- X-ray Diffraction --- p.17 / Chapter 3.4 --- Dynamic Light Scattering --- p.18 / Chapter 3.5 --- Photoluminescence Spectroscopy --- p.19 / Chapter 3.6 --- MTT Assay --- p.20 / Chapter 3.7 --- Cells Incubation --- p.22 / Chapter 4 --- Synthesis and Characterization of Zinc Oxide Nanostructure --- p.23 / Chapter 4.1 --- Hydrophobic Zinc Oxide Nanoparticle --- p.23 / Chapter 4.1.1 --- Synthetic Method --- p.23 / Chapter 4.1.2 --- Characterizations and Property measurements of the ZnO nanoparticles --- p.24 / Chapter 4.2 --- Hydrophilic Zinc Oxide Nanoparticle --- p.29 / Chapter 4.2.1 --- Synthetic Method --- p.29 / Chapter 4.2.2 --- Characterizations and property measurements of the ZnO nanoparticles --- p.30 / Chapter 5 --- Interaction of Zinc Oxide with Human Cells --- p.35 / Chapter 5.1 --- Can Zinc Oxide Nanoparticles Enter the cells? --- p.35 / Chapter 5.1.1 --- Exp erimental --- p.36 / Chapter 5.1.2 --- General Description --- p.36 / Chapter 5.2 --- What Affect the Cellular Uptake of ZnO Nanoparticles? --- p.37 / Chapter 5.2.1 --- Concentration of ZnO Nanoparticles --- p.37 / Chapter 5.2.2 --- Agglomeration of ZnO nanoparticles --- p.40 / Chapter 5.2.3 --- Reaction with Buffer Solution and Culture Medium --- p.41 / Chapter 5.2.4 --- Summary --- p.45 / Chapter 5.3 --- Cell Viability after Introducing ZnO Nanoparticle to the Cells ´Ø --- p.56 / Chapter 5.3.1 --- Experimental --- p.56 / Chapter 5.3.2 --- Results and Discussion --- p.57 / Chapter 6 --- Conclusion --- p.59 / Bibliography --- p.62 / Chapter A --- TEM sample preparation procedure for animal cell --- p.64