Synthèse, caractérisation et étude cinétique de coloration de composés hybrides organiques-inorganiques photochromes à base de polyoxomolybdates

par Mathieu Collet

Thèse de doctorat en Sciences des matériaux. Physicochimie du solide

Sous la direction de Stéphane Jobic.


  • Résumé

    Le groupe MIOPS (Matériaux Innovants Organiques pour l'Optique et le Stockage) étudie des matériaux hybrides organiques-inorganiques photochromes, composés présentant une transition réversible de couleur sous l'effet d'un rayonnement. Il s'agit de polyoxométallates (ou POM), notamment des oxydes de molybdène à haut degré d'oxydation (Movi). Ils sont obtenus par chimie douce via une condensation acido-basique (synthèse hydrothermale sous pression autogène, co-précipitation, métathèse, …) en solution aqueuse et en présence de cations organiques de types alkylammonium. Ces derniers agissent lors de la synthèse non seulement comme contre-cations structurants mais ils ont un rôle clé sur la photochromisme. Cette propriété trouve son origine dans la redistribution du nuage électronique sous l'effet d'une stimulation lumineuse, rayonnement UV, et dans le piègeage dans leur état excité des électrons ainsi promus, conduisant à une nouvelle configuration électronique métastable, responsable de la coloration, due à une modification des transitions optiques associées. Les propriétés optiques des composés hybrides sont liées à la charpente minérale (couleur photogénére) et à la nature des cations organiques (vitesse de coloration dépendant de l'espèce organique en interaction hydrogène avec le polyoxomolybdate). De nombreux polyoxomolybdates hybrides ont été synthétisés avec, à chaque fois, une optimisation des synthèses et une caractérisation par diffraction des rayons X sur poudre ou monocristaux, et optique. Des simulations par calcul DFT des densités d'état (DOS) des composés hybrides ont été effectuées pour montrer l'accord entre calcul et mesures optiques. Un mécanisme a été proposé pour rendre compte de l'importance de la partie organique quant à la vitesse de coloration.

  • Titre traduit

    Synthesis, characterization and coloration kinetic study of polyoxomolybdate-based photochromic organic-inorganic hybrid compounds


  • Résumé

    The MIOPS group study photochromic materials, i. E. , compounds that undergo a light-induced reversible color change. Self-assembled organic-inorganic hybrid materials based on polyoxomolybdates (POM's) and organoammonium cations are considered as promising photochromic materials with a high degree of tunability in optical property. In general, the photogenerated colors of these compounds depend upon the chemical composition and topology of the POM's, while the coloration and fading kinetics of these compounds are related to the nature of the organoammonium cations and their N+-H. . . O hydrogen bonds with the POM's at the organic-inorganic interface. The kinetics of photoinduced coloration in a lot of compounds under UV-visible illumination was analyzed, and the mechanism of photochromism was discussed on the basis of density functional theory (DFT) calculations.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (153 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. f. 151-153.

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  • Bibliothèque : Université de Nantes. Service commun de la documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2010 NANT 2104
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