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There is a strong request expressed by industrial manufacturers and governmental agencies for the development of technologies allowing both authentication of sensitive products and storage of traceability data on them. In this context, this thesis’ purpose is to elaborate a new generation of photoluminescent nano-object-based “graphic” markers (e.g. QR code). Nanometric InP@ZnS and PbS colloidal quantum dots were synthesized to exhibit two non-coupled photoluminescence emissions in the visible and in the short-wave infrared ranges. In order to elaborate markers from these quantum dots, two complementary processes were developed: (i) directed assembly of quantum dots by nanoxerography combined with electrical microcontact printing and (ii) micropatterning of a quantum dot-embedded nanocomposite by UV curing nanoimprint lithography. The first process involves injecting electrostatic charges into an electret material to form the wanted marker’s patterns which then serve as electrostatic traps to assemble the quantum dots. The resulting marker is then integrated to the product via a transfer step. The second process involves embedding the quantum dots into a light-activated adhesive epoxy matrix then micropatterning the nanocomposite directly onto the product with the wanted marker’s patterns. Precise tuning of each process’ step parameters allowed to finely monitor the markers’ lateral size (from centimeter down to a few micrometers) and photoluminescence properties. Studies revealed that UV curing nanoimprint lithography allows a much larger range of photoluminescence intensity than nanoxerography, while the latter allows smaller marker lateral sizes. Conducted developments have finally been used to integrate markers on diverse sensitive products related to national security: official documents, textiles, electronic components and ammunition for firearms.; Une forte demande des fabricants industriels et des agences gouvernementales concerne le développement de technologies permettant d’authentifier les produits sensibles tout en y inscrivant des informations de traçabilité. Dans ce contexte, l’objectif de cette thèse est d’élaborer une nouvelle génération de marqueurs « graphiques » de type QR code à base de nano-objets photoluminescents. Des quantum dots colloïdaux d’InP@ZnS et de PbS de quelques nanomètres de diamètre ont été synthétisés pour générer deux émissions de photoluminescence non couplées dans les domaines du visible et de l’infrarouge proche. Afin d’élaborer les marqueurs à partir de ces quantum dots, deux procédés complémentaires ont été développés : (i) l’assemblage dirigé des quantums dots par nanoxérographie via la technique de microcontact printing électrique et (ii) la microstructuration d’un nanocomposite à base des quantum dots par nanoimpression assistée par UV. Le premier procédé consiste à injecter des charges électrostatiques dans un matériau électret sous la forme du marqueur souhaitée, puis à piéger électrostatiquement les quantum dots sur ces motifs de charges. Le marqueur formé est alors intégré au produit via une étape de transfert. Le deuxième procédé consiste à incorporer les quantum dots dans une matrice de colle époxy photosensible, puis à microstructurer le nanocomposite à même le produit sous la forme du marqueur souhaitée. L’ajustement précis des paramètres de chacune des étapes de ces deux procédés a permis de finement contrôler la taille latérale (de quelques micromètres à un centimètre) et les propriétés de photoluminescence des marqueurs. L’étude réalisée a révélé que la nanoimpression assistée par UV permet d’accéder à une plage d’intensité de photoluminescence nettement plus importante que la nanoxérographie, mais que cette dernière offre des tailles latérales de marqueurs plus réduites. Les développements menés ont finalement été mis à profit pour intégrer des marqueurs sur des produits sensibles variés et liés en particulier au domaine de la Défense, tels que des documents officiels, matériaux textiles, composants électroniques ou encore munitions pour armes à feu.

This work is part of a transfer to industry of a tagging technology based on photoluminescent nanoparticles, developed within the Nanotech team of the LPCNO and intended for the field of anti-counterfeiting. This work was focused on the realization of micrometric tags made of assemblies of CdSe/CdS nanocrystals exhibiting an emission of photoluminescence in the visible range with a high and stable quantum yield. These nanocrystals are selectively deposited on surfaces by nanoxerography: this technique involves injecting electrostatic charges into an electret material to form micrometric patterns which then serve as electrostatic traps to assemble, on the surface of the electret, charged and/or polarizable nano-objects from their colloidal suspension. In order to scale-up the tag production on an industrial level, the charge injection step is ensured by the “electrical microcontact printing” technique, allowing to charge a large number of patterns in parallel, thanks to a microstructured and conductive patch. Studies on the manufacture of these stamps, and the injection of charges through them, have led to make the process more reliable in terms of repeatability and homogeneity of injection of charges. Dense and multilayer nanocrystal assemblies have been realized through the implementation of an assembly strategy aimed at promoting and maximizing the dielectrophoretic forces. The photoluminescence emitted by these assemblies of nanocrystals is thereby sufficient to be observed by the eye or the camera of a smartphone for a low-power optical excitation at 450 nm. A transfer protocol of the photoluminescent tags from their manufacturing substrate to a destination substrate has been developed which then allowed the validation of a non-destructive integration within official documents.; Ces travaux de thèse s'inscrivent dans le cadre d'un transfert vers l’industrie d’une technologie de marquage à base de nanoparticules photoluminescentes, développée au sein de l’équipe Nanotech du LPCNO et destinée au domaine de l’anti-contrefaçon. Ces travaux ont porté sur la réalisation de marqueurs micrométriques constitués d’assemblées de nanocristaux de CdSe/CdS présentant une émission de photoluminescence dans le visible avec un rendement quantique élevé et stable. Ces nanocristaux sont déposés de façon dirigée sur des surfaces par nanoxérographie: cette technique consiste à injecter des charges électrostatiques dans un matériau électret afin de former des motifs micrométriques servant ensuite de pièges électrostatiques pour assembler, en surface de l’électret, des nano-objets chargés et/ou polarisables depuis leur suspension colloïdale. Afin de permettre une production à échelle industrielle, l’injection de charges est assurée par la technique de « microcontact printing électrique » permettant la réalisation d’un grand nombre de motifs chargés en parallèle, grâce à un timbre microstructuré et conducteur. Des études portant sur la fabrication de ces timbres et sur l’injection parallèle de charges par leur intermédiaire ont permis de fiabiliser le procédé en termes de répétabilité et d’homogénéité d’injection. Des assemblages denses et multicouches de nanocristaux ont été réalisés grâce à la mise en place d’une stratégie d’assemblage visant à favoriser et maximiser les forces diélectrophorétiques. La photoluminescence émise par ces assemblées de nanocristaux est ainsi suffisante pour être observée à l’œil ou par la caméra d’un smartphone lors d’une excitation de faible puissance à 450 nm. Un protocole de transfert des marqueurs depuis leur substrat de fabrication vers un substrat de destination a été développé permettant ensuite de valider une intégration non-destructive au sein de documents officiels.