Photochromic molecular materials for the controlled organization of nanoparticles

par Kristen E. Snell

Thèse de doctorat en Chimie, Science des matériaux

Sous la direction de Eléna Ishow et de François Lagugné-Labarthet.

Le président du jury était Jean-Luc Duvail.

Le jury était composé de Eléna Ishow, François Lagugné-Labarthet, Jean-Luc Duvail, Frédéric Fagès.

Les rapporteurs étaient Frédéric Fagès.

  • Titre traduit

    Matériaux moléculaires photochromiques pour l’organisation contrôlée de nanoparticules


  • Résumé

    Les travaux effectués portent sur la synthèse et les études de petites molécules azoïques aptes à former des matériaux auto-assemblés stables pour organiser des nanoparticules de manière photomécanique ou chimique. Tout d’abord, une famille de molécules azoïques de type donneur-accepteur différant par leur polarité, leur hydrophobicité et leur encombrement a été synthétisée et caractérisée. Des études de dichroïsme linéaire infrarouge modulé en polarisation et des mesures de biréfringence ont mis en exergue une orientation des composés azoïques moléculaires façonnés sous forme de films minces, dix fois plus rapide que celle observée pour des polymères fonctionnalisés par des entités azoïques. L’aptitude des films minces photochromes à réaliser des transports de matière sous illumination interférentielle a été exploitée pour aligner des nanoparticules sur les sommets et dans les creux des reliefs photoinscrits. Par ailleurs, des nanosphères ont été fabriquées par nanoreprécitation des molécules synthétisées. De manière intéressante, elles présentent des rendements de conversion intermédiaires entre ceux en solution et en film mince. Des structures hybrides coeur-coquille ont été générées en recouvrant de nanoparticules d’or les nanosphères azoïques comportant des fonctions soufrées terminales. Des études par microscopie Raman ont prouvé la grande cohésion entre le matériau azoïque et les nanoparticules azoïques grâce à l’apparition d’effets SERS. De tels assemblages, obtenus selon une approche inversée, représentent le premier exemple de nanoparticules hybrides photochromes comportant une densité élevée en unités photoactives.


  • Résumé

    The reported work deals with the synthesis and the studies of small azo molecules amenable to form stable self-assembled materials and organize nanoparticles photomechanically or chemically. Firstly, a series of push-pull azo molecules with distinct polarity, hydrophobicity and steric crowding has been synthesized and characterized. Polarisation modulation infrared linear dichroism spectroscopy and birefringence measurements have evidenced that the molecular azo dyes processed as thin films orientated ten times quicker than similarly reported azo functionalized polymer. The ability of the resulting photochromic thin films to undergo periodic bulk mass transfer under interferential illumination was exploited to align polystyrene nanoparticles in the crests or in the troughs of the photowritten reliefs. Secondly, nanospheres have been obtained out of the synthesized molecules using the nanoreprecitation method. Interestingly, they exhibit photoconversion yields intermediate between those in free-constraint solutions and in thin films. Core-shell hybrid structures have been generated by coating sulfur-terminated azo nanospheres with gold nanoparticles. Stiff cohesion between the azo material and gold nanoparticles was proved by Raman microscopy showing SERS effects. Such assemblies, following a reverse architecture, represent the first example of photochromic hybrid nanoparticles with a high payload of photoactive units.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (163 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Réf. Bibliogr.

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