Nanoluminophores inorganiques : greffage de complexes de ruthénium(II) et d'europium(III) sur nanoparticules de silice

Inorganic luminescent nanoparticles : Ruthenium(II) and europium(III) complexes grafted on nanosized silica

• Auteur / Autrice : Sandra Cousinié
• Direction : Marie-Joëlle Menu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie moléculaire
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ligands

Électroluminescence

Silice

Europium

Ruthénium

Luminophores

Nanoparticules

Mots clés libres

Silice

Nanoparticules

Nanohybrides

Greffage

Incorporation

Ruthénium(II)

Europium(III)

Luminescence

Résumé

Ce mémoire a pour objet de développer une nouvelle classe de luminophores inorganiques. L'originalité de notre travail consiste à fonctionnaliser chimiquement des nanoparticules de silice par des complexes de métaux de transition luminescents. Un tel édifice est obtenu grâce à un ligand bifonctionnel possédant d'une part une fonction alkoxysilane pour la liaison chimique à la nanoparticule et d'autre part une bipyridine permettant la complexation des métaux par les atomes d'azote. L'application visée étant la luminescence, nous avons choisi le ruthénium(II) et l'europium(III) pour leurs propriétés optiques intéressantes. Le premier possède des bandes larges mais intenses, le second, un spectre de raies fines caractéristique des lanthanides. Une méthode générale de greffage a été mise au point à partir d'organosilanes commerciaux, elle a été adaptée aux nouveaux ligands bifonctionnels et aux 10 complexes de Ru(II) et aux 4 d'Eu(III) synthétisés. Dans tous les cas, la conservation de l'intégrité des fonctions chimiques est démontrée et la répartition des molécules à la surface de la silice est homogène, de l'ordre d'une millimole par gramme de silice. La taille et la monodispersité des nanoparticules sont conservées. Une étude préliminaire des propriétés de luminescence montre que le greffage de complexes luminescents de ruthénium(II) et d'europium(III) à la surface des nanoparticules de silice semble être une méthode très prometteuse pour l'obtention de nanoluminophores. La sphère de coordination du métal de transition reste un site de choix pour apporter à ces nouvelles sondes une réactivité spécifique telle que l'introduction d'un ligand à reconnaissance biologique.

This manuscript focuses on the development of a new family of inorganic luminescent nanoparticles. The originality of this work consists in the chemical functionalization of nanosized silica by luminescent transition metal complexes. We have chosen ruthenium(II) and europium(III) precursors for their interesting optic properties. If the first has broad but intense emission bands, the second is charaterized by a very sharp bands spectrum of lanthanides. We have undertaken the synthesis of organosilyldipyridine derivatives containing one alkoxysilane function. The two sites, bidentate ligand i. E. Dipyridyl group and a trialkoxysilane function, give an interesting silane for both complexing and grafting properties expected in this work. We report on a systematic investigation of the grafting reaction using commercial organosilanes and this general procedure was applied to our new bifunctional ligands, to ten Ru(II) and four Eu(III) complexes. Once grafted, the chemical integrity of the molecules was preserved together with the size and the morphology of silica nanoparticles. This work demonstrates that about one millimol of organosilane per gram of silica was well-distributed on the nanoparticles surface. Nanohybrids have expected luminescence properties, so we have shown that it will be possible to combine transition metal chemistry and nanoscale silicated material chemistry. Although the results are preliminary, work is now in progress to extensively study the luminescence properties of our nanomaterials. Also this grafting protocol may be now applied to various metallic complexes for other properties such as catalytic, optical, electrochemical or coordination.