Relaxation nucleaire dans un polymere conducteur a comportement metallique, la polyaniline

par BENEDICTE BEAU

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de JEAN PIERRE TRAVERS.

Soutenue en 1998

à Grenoble 1 .

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  • Résumé

    Ce memoire est consacre a l'etude des proprietes de transport electronique d'un polymere conducteur a comportement quasi-metallique, la polyaniline. La methode de dynamique de spin, basee sur des techniques de resonance magnetique nucleaire, constitue un moyen de s'affranchir d'une partie du desordre present dans les polymeres. Elle consiste a etudier le mouvement des porteurs de charge (polarons) par l'intermediaire des spins nucleaires fixes #1h disposes le long des chaines polymeres. La mesure de leur temps de relaxation spin-reseau, t#1, en fonction de la frequence, donne acces a la densite spectrale du mouvement des polarons et donc a la conduction microscopique. Dans une premiere partie, nous avons developpe cette methode sur le plan theorique afin de l'adapter a des situations particulieres que l'on peut rencontrer dans les polymeres conducteurs. Nous avons montre en particulier que lorsque le porteur de spin diffuse de facon 3d sur un reseau de n chaines 1d rassemblees dans un fagot infiniment long, la densite spectrale du mouvement est caracterisee par trois regimes : une diffusion 1d sur une chaine unique a haute frequence, suivie d'une diffusion 3d et, resultat nouveau, d'une diffusion pseudo-1d a tres basse frequence due au confinement du spin dans le fagot. Dans une seconde partie, nous avons mis en oeuvre la methode de dynamique de spin dans une large gamme de temperature (10 a 300k) et de frequence (10 a 500 mhz) sur des films de polyaniline metallique, dopee par l'acide camphre sulfonique (pani-csa). Nous avons interprete les resultats dans le cadre d'une image de desordre heterogene ou le polymere comporte des ilots cristallins metalliques 1d, connectes entre entre eux par des chaines electroniquement isolees 1d faiblement conductrices (regions amorphes). Nous avons montre que le vieillissement agit comme un processus de degradation progressive des ilots metalliques au profit des zones desordonnees. Enfin, nous avons analyse les resultats obtenus sur un echantillon de polyaniline partiellement dopee par l'acide chlorhydrique (pani-hcl) dans le cadre d'un modele decrivant la relaxation nucleaire spin-reseau dans les solides heterogenes. Cette etude a permis de confirmer le caractere heterogene du processus de protonation et de remonter a la taille des heterogeneites.


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Informations

  • Détails : 169 P.
  • Annexes : 210 REF.

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