Bis-vanillin substrates as source of π-conjugated polymers for organic electronic

par Lauriane Giraud

Thèse de doctorat en Polymères

Sous la direction de Henri Cramail et de Cyril Brochon.

Soutenue le 16-12-2019

à Bordeaux , dans le cadre de École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde) , en partenariat avec Laboratoire de Chimie des Polymères Organiques (Bordeaux) (laboratoire) .

Le président du jury était Laurence Vignau.

Le jury était composé de Henri Cramail, Cyril Brochon, Roger C. Hiorns, Odile Fichet, Laurent Garel.

Les rapporteurs étaient Roger C. Hiorns, Odile Fichet.

  • Titre traduit

    Dérivés de la vanilline pour la synthèse de polymères π-conjugués biosourcés : application en électronique organique


  • Résumé

    Ces travaux de thèse portent sur la synthèse de polymères π-conjugués biosourcés issus de la vanilline, visant des applications potentielles en électronique organique (photovoltaïque ou Organic Light Emitting Diode, OLED). Des polyazométhines de masses molaires élevées, issus de la copolymérisation entre la divanilline et différentes diamines, ont été obtenus par polymérisation sous irradiation micro-onde durant 5 minutes puis séchage à l’évaporateur rotatif. Ces derniers ont une absorbance dans le proche UV mais un chemin de conjugaison très court, comme l’a révélé l’analyse de molécules modèles. Pour améliorer ce chemin de conjugaison, une molécule à base de divanilline a été synthétisée avec les fonctions aldéhyde en position para par rapport à la liaison entre les deux cycles aromatiques. Cette para-divanilline, encore jamais décrite, a été utilisée pour la synthèse de polyazomethines. Ces derniers présentent également un court chemin de conjugaison en raison de l’encombrement stérique entre les deux groupes phényle. Une dernière famille de polymère a alors été étudiée : les polythiazolothiazoles à base de divanilline. Ces polymères présentent des propriétés d’émission qui se caractérisent par une émission dans le bleu en solution et dans le jaune à l’état de film. Des molécules modèles à base de benzothiazole ont également été synthétisées et présentent un rendement quantique de fluorescence de 20% ainsi qu’un empilement π en « chevrons », leur conférant un fort potentiel pour diverses applications en électronique organique.


  • Résumé

    The objective of this PhD is to synthesize π-conjugated bio-based polymers from vanillin, with potential applications in the field of organic electronic (photovoltaic, Organic Light Emitting Diode, OLED). Polyazomethines with high molar masses were obtained via the copolymerization of divanillin with various diamines. This polycondensation was performed in 5 minutes under microwave irradiation, followed by solvent removal using a rotary evaporator. Divanillin-based polyazomethines absorb in the near-UV range but have a short conjugation pathway, as revealed investigations on model compounds. To improve this conjugated pathway, a divanillin-based molecule bearing aldehyde functions in para positions with respect to the link between the rings, was designed. This so-called para-divanillin, never reported before, was copolymerized to yield polyazomethines. These latter polymers also have a short conjugation pathway due to steric hindrance between the two aromatic rings of the para-divanillin skeleton. A last family of divanillin-based polymers was thus investigated: polythiazolothiazoles. The latter exhibit specific emission properties as they emit in the blue range in solution and in the yellow range in films. Benzothiazole-based model compounds were also synthesized and exhibited a fluorescence quantum yield of 20% and “herringbone-like” π-stacking, giving them a strong potential for various organic electronic applications.



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