Hybrid organic-inorganic liquid crystal based on transition metal cluster
Nanomatériaux hybrides luminescents à clusters d'éléments de transition
Résumé
My work took place in the material and solid chemistry team (CSM) from the institute of chemical Sciences of Rennes. It dealt with the synthesis and characterisation of new hybrid compounds : the clustomesogens, which generate luminescent properties assigned to the cluster and self-organisation from liquid-crystal material. The first chapter describes the state of art of the cluster chemistry and the basic knowledge to understand liquid-crystal and in particular clustomesogen material. The second chapter describes the synthesis, characterisation, luminescence and redox analysis and finally DFT calculations of a new inorganic cluster compound K4[Re6Sei8(N3)a6]·4H2O, precursor of molecular building block for the development of hybrid materials. The third chapter deals with the synthesis and study of three specific clustomesogens. Differing by the density in mesogenic units around the cluster core, the compound LC3, LC6 and LC9 have respectively an aliphatic chain of 3, 6 and 9 carbons between the cluster and the mesogenic cyanobiphenyl units. The fourth chapter presents a prospective of molecular dynamic simulations in order to understand the interaction between the clustomesogen supermolecular systems and anticipate the selfarrangement processes. This work is a first step for the future development of new and specific building blocks based on clustomesogens for applications in the field of display or lighting.
Mon travail au sein de l'équipe Chimie du Solide et Matériaux (CSM) à l'Institut des Sciences Chimiques de Rennes a porté sur la synthèse et la caractérisation de nouveaux composés hybrides à clusters, en particulier des clustomésogènes. Depuis leur publication en 2010, les clustomésogènes représentent une nouvelle famille de cristaux liquides, combinant les propriétés physiques des clusters, en particulier la luminescence, avec les propriétés de mise en forme et d'organisation des cristaux liquides. La première partie de ce manuscrit est consacrée à la synthèse, aux études de luminescence, d'oxydo-réduction et aux calculs DFT d'un nouveau composé à clusters, K4[Re6Sei8(N3)a6]·4H2O, précurseur de briques moléculaires pour l'élaboration de nanomatériaux hybrides. La deuxième partie porte sur la synthèse et l'étude de trois clustomésogènes (CL3, CL6 et CL9) présentant différentes densités en unités mésogéniques grâce à la modulation d'un espaceur entre le coeur inorganique et l'unité mésogénique. LC3, LC6 et LC9 possèdent respectivement une chaine aliphatique de 3, 6 et 9 carbones entre le cluster et les unités mésogéniques de type cyanobiphényls. Finalement, une prospective de simulation par dynamique moléculaire a été menée dans le but de comprendre les interactions entre ces macromolécules cristal-liquides, les clustomésogènes, afin de comprendre et prévoir les processus d'auto-assemblage de ces composés hybrides. Ce travail est une première étape pour le développement futur de clustomésogènes de structures contrôlées pour des applications dans les domaines de l'affichage et de l'éclairage.
Origine : Version validée par le jury (STAR)