Preparation of C60-donor systems displaying original properties

par Teresa Marina Figueira-Duarte

Thèse de doctorat en Chimie organique moléculaire et chimie des matériaux

Sous la direction de Anne-Marie Gary et de Jean-François Nierengarten.

Soutenue en 2006

à Strasbourg 1 .

  • Titre traduit

    Elaboration de systèmes C60-donneur à propriétés originales


  • Résumé

    Parmi les propriétés physico-chimiques remarquables du C60 et de ses dérivés, notons leur aptitude à jouer le rôle d’accepteur d’électron et/ou d’énergie. De ce fait, la synthèse et l’étude des propriétés électroniques de systèmes du type fullerène-donneur ont fait l’objet de nombreuses recherches. Au cours de cette thèse nous nous sommes intéressés à la préparation de nouveaux systèmes C60-donneur. Dans ce contexte, nous avons commencé par développer une méthodologie de synthèse pour la conception de briques moléculaires à base d’oligophénylènevinylène (OPV) en suivant une approche de type oligomère. Les différents systèmes conjugués ont ensuite été fonctionnalisés avec du C60 pour conduire à différents systèmes fulleropyrazolines-OPV. Pour améliorer les propriétés électroniques, de nouvelles triades C60-OPV-ferrocène ont été préparées, le ferrocène jouant le rôle de donneur d’électron supplémentaire au sein du système. Nous avons également préparé de complexes à valences mixtes à partir de ferrocène et de fullerène. Bien que différents dérivés de fullerène avec des unités ferrocènes aient déjà été décrits, aucun n’a montré les propriétés de complexes à valence mixte. Les données photophysiques ont montré la présence d’une bande d’intervalence dans un composé à valence mixte de Classe II. Il a été intéressant de constater que le couplage électronique entre les unités ferrocènes est influencé par des interactions intramoléculaires entre le C60 et le pont conjugué, et de cette façon le composé mime le comportement typique d’un transistor, mais à l’échelle moléculaire. Nous avons également préparé des bis-adduits du fullerène dans lesquels les unités ferrocènes sont remplacées par des groupements aniline en attendant que la communication électronique entre les deux sites rédox soit optimisée. Finalement, nous avons synthétisé et étudié les propriétés photophysiques d’un système combinant le C60 avec un nouveau chromophore à absorption multi-photonique.


  • Résumé

    Photochemical molecular devices based on the combination of C60 with π-conjugated oligomers have generated significant research activities in the past few years. In particular, such donor-fullerene arrays have shown interesting excited state properties and have been used as photovoltaic materials in solar cells. As part of this research, we became interested in the synthesis of new covalently linked fullerene-(π-conjugated oligomer) systems with new properties. Firstly, we have attached a π-conjugated oligomer subunit to C60 through a pyrazoline ring to determine the influence of the electron donating ability of the pyrazoline ring on the photophysical properties of the hybrid compound. Secondly, more elaborated systems in which an additional donor subunit, namely ferrocene, is connected to the C60-(π-conjugated oligomer) system were also prepared and characterized. Innovative mixed-valence complexes combining two ferrocene units with the C60 sphere were prepared. Our particular interest was to prepare the first ferrocene-based mixed-valence systems bearing a fullerene unit and, to study the influence of the fullerene on the conjugated system linking the two ferrocene units, and consequently, evaluate how this can affect the electronic communication between the two ferrocenes. Interestingly, the C60 electron acceptor behaves like an applied electric field on the molecular wire and modulates its charge mobility capability, mimicking a transistor like behaviour at the molecular level. In order to improve the electronic coupling a new series of organic mixed-valence compounds bearing amines as redox centers was prepared, based on the fact that it was already demonstrated that organic mixed-valence compounds bearing amines presents electronic couplings stronger than for related inorganic mixed-valence compounds. Finally, we have prepared and studied the excited state properties of a compound assembling C60 with a multiphoton absorption chromophore.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XI-251 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Notes bibliogr.

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  • Bibliothèque : Université de Strasbourg. Service commun de la documentation. Bibliothèque Danièle Huet-Weiller.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.Strbg.Sc.2006;5189
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