Elaboration et études physico-chimiques de nanomatériaux moléculaires et hybrides aux propriétés photochromes et magnétiques

Elaboration and physico-chemical studies of hybrid and molecular nanomaterials with photochromic and magnetic properties

• Auteur / Autrice : Pauline Girard
• Direction : Eléna Ishow, Jean-Luc Duvail
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie des matériaux
• Date : Soutenance le 25/10/2016
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matériaux, Matières, Molécules en Pays de la Loire (3MPL) (Le Mans ; 2008-2021)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Chimie Et Interdisciplinarité : Synthèse, Analyse, Modélisation (Nantes)
• Jury : Président / Présidente : Marc Lecouvey
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pei Yu
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Rémi Métivier, Vincent Rodriguez

Mots clés

Mots clés contrôlés

Composés azoïques

Holographie

Photophysique

Photochromes

Nanoparticules

Mots clés libres

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Résumé

L’objectif de ces travaux de thèse porte sur l’élaboration et les études photophysiques et physico-chimiques de nanosystèmes hybrides magnétiques et photocommutables. L’association de ces deux propriétés apparaît pertinente pour des applications dans le domaine du stockage de données reposant sur des modulations de l’aimantation ou des caractéristiques optiques des matériaux utilisés. De nouveaux photochromes azoïques, aptes à complexer des oxydes métalliques, ont été synthétisés. Après l’étude approfondie de leurs propriétés structurales et photophysiques, ils ont été associés à des nanoparticules superparamagnétiques d’oxyde de fer pour conduire à deux types de nanoassemblages hybrides à l’architecture distincte. La première structure implique le greffage des composés azoïques à la surface des nanoparticules inorganiques tandis que la seconde architecture, qualifiée d’inverse, repose sur la formation de nanosphères photochromes non dopées et leur recouvrement par les nanoparticules d’oxyde de fer. Les caractérisations optiques et magnétiques des nanoassemblages résultants, en solution et à l’état solide, ont démontré un effet de coopérativité entre les entités photochromes et magnétiques ainsi qu’un effet de confinement structural. Façonnés sous forme de films minces, les composés azoïques peuvent générer des réseaux de surface sous illumination interférentielle. Ces déformations photoinduites ont été exploitées afin d’organiser des nanoparticules et des nanosystèmes hybrides au sein même de ces réseaux.

The aim of this PhD work deals with the development and the photophysical and physico-chemical studies of magnetic and photoswitchable hybrid nanosystems. The association of these two properties appears relevant in the field of data storage, relying on the modulation of magnetisation or optical characteristics of the employed materials. Novel photochromic azo derivatives, capable of complexing metal oxides, have been synthesized. After detailed studies of their structural and photophysical properties, they have been associated to superparamagnetic iron oxide nanoparticles to yield hybrid nanoassemblies displaying two kinds of architectures. The first structure is built by grafting the azo derivatives at the surface of iron oxide nanoparticles while the second architecture, called as reverse one, involves the formation of non-doped photochromic nanospheres followed by their coating with iron oxide nanoparticles. Magnetic and optical characterisations have demonstrated cooperative effects between both photochromic and magnetic entities as well as structural confinement effects. Azo compounds processed as thin films can generate surface relief gratings under interferential illumination. The resulting photoinduced deformations have been exploited to organise nanoparticles and hybrid nanosystems within the surface relief gratings.