Synthèse de nanoroues et de nanovéhicules : exploration des fragments triptycène, subphthalocyanine et bisindénochrysène

par Romain Garbage

Thèse de doctorat en Chimie moléculaire - CO 046

Sous la direction de Gwénaël Rapenne.

Soutenue en 2013

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    Du fait de sa symétrie et de sa rigidité, le fragment triptycène est très intéressant à utiliser dans le domaine des nanomachines. Ainsi, il a été utilisé comme roue pour préparer des nanovéhicules mais interagissant trop fortement avec les surfaces d'études, nous avons exploré d'autres fragments en tant que roues moléculaires potentielles. Ces roues moléculaires présentent une structure en bol permettant de diminuer l'interaction avec la surface, augmentant ainsi leur mobilité. De plus, elles possèdent une étiquette permettant de visualiser directement la rotation de la roue par imagerie STM. Ce comportement a été prédit par les études théoriques et observé expérimentalement pour la roue basée sur le fragment subphthalocyanine. La synthèse des roues subphthalocyanine a été réalisée, mais leur connexion via l'atome de bore apical s'est avérée instable sur les surfaces métalliques utilisées. Nous avons donc exploré la synthèse de roues de type bisindenochrysène. Le nanovéhicule à roue triptycène a aussi été étudié sur surface semi-conductrice. Des calculs ont été effectué pour interpréter les images obtenues expérimentalement. Différentes conformations ont été optimisées sur surface semi-conductrice et la conformation la plus stable semble confirmer l'orientation de la molécule sur la surface. Parallèlement à ces recherches sur les nanovéhicules à roues triptycène, nous avons découvert que sur une surface Sm/Si, les triptycènes s'arrangeaient sur les rangées de samarium. Dans le but d'aider à l'auto-organisation unidimensionnelle de ces fragments sur la surface, nous avons synthétisé des dérivés du triptycène fonctionnalisés par des groupes permettant de former des liaisons hydrogène.

  • Titre traduit

    Synthesis of nanowheels and nanovehicles : exploration of the triptycene, subphthalocyanine and bisindenochrysene fragments


  • Résumé

    Due to its rigidity and symmetry, very interesting is to use the triptycene fragment in the synthesis of nanomachines. Thus, it has been used as a wheel in nanovehicles but it was found that its interaction with the surface was too strong, so we explored other fragments as new molecular wheel candidates. These new wheels have a bowl-shaped structure in order to decrease the interaction with the surface, improving their mobility. Furthermore, they contain a tag which allows us to directly visualize the rotation of the wheel by STM imaging. This behaviour, which was predicted by theoretical studies was observed experimentally with the subphthalocyanine-based wheel. Subphthalocyanine wheels were synthesized, but it was found that their connexion through the boron atom was unstable on the metallic surfaces used for the STM experiments. This is the reason why we decided to explore the synthesis of wheels based on the bis-indenochrysene fragment. A nanovehicle with four triptycene wheels was also studied on a semiconductor surface. Calculations were carried out in order to interpret the experimental images. Different conformations were optimized on the surface and the most stable conformation seems to confirm the molecule orientation on the surface. In the meantime, it was also discovered that, on Sm/Si surfaces, triptycenes form 1D networks along the samarium rows. In order to promote this 1D organisation, we synthesized functionalized triptycenes capable of self-assembling via hydrogen bonds.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (102 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 97-102

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