Nouveaux matériaux hybrides organiques-inorganiques photochromes et/ou photoluminescents à base de polyoxométallates

New photochromic and/or photoluminescent hybrid organic-inorganic materials based on polyoxometalates

• Auteur / Autrice : Patricia Bolle
• Direction : Rémi Dessapt, Hélène Brault
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des Matériaux
• Date : Soutenance le 17/10/2018
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matière, Molécules Matériaux et Géosciences (Le Mans)
• Partenaire(s) de recherche : COMUE : Université Bretagne Loire (2016-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Matériaux Jean Rouxel (Nantes)
• Jury : Président / Présidente : Florent Boucher
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Anne Bleuzen, Isabelle Malfant, Rémi Métivier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Photoluminescence

Photochromisme

Polyoxométallates

Matériaux hybrides

Mots clés libres

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Résumé

Les polyoxométallates (POMs) sont des oxydes moléculaires anioniques de métaux de transition qui présentent une grande diversité de composition chimique et de structure. Ils possèdent également des propriétés redox et optiques spécifiques et peuvent être associés via des approches ionique et covalente à des molécules organiques photochromes et/ou photoluminescentes pour élaborer des matériaux hybrides organiques-inorganiques photoactifs. Ce couplage innovant permet de moduler ou exalter de manière drastique les propriétés photophysiques des molécules organiques à l'état solide et constitue une approche très prometteuse pour réaliser des dispositifs photoactifs efficaces. Dans une première partie, de nouveaux matériaux photocommutables ont été élaborés en combinant les POMs à un diaryléthène cationique ou en incorporant des entités POM-spiropyrane photochromes dans des matrices polymères. Dans une seconde partie, de nouveaux systèmes hybrides luminescents ont été conçus en assemblant les POMs avec un complexe cyclométallé d’iridium (III) phosphorescent ou un phospholium fluorescent présentant des propriétés d’exaltation d’émission par agrégation. Pour finir, une troisième partie recense différentes stratégies d’assemblage visant à développer des matériaux multifonctionnels à base de POMs, couplant photochromisme et luminescence. Parmi elles, une nouvelle approche a notamment été explorée pour développer des assemblages supramoléculaires qui combinent des POMs intrinsèquement luminescents à base de lanthanides avec des molécules organiques photochromes.

Polyoxometalates (POMs) are anionic molecular oxides building blocks of transition metals which exhibit a wide variety of chemical composition and structure. They also possess specific redox and optical properties and they can be combined via ionic and covalent approaches to photochromic and/or photoluminescent organic molecules to design new photoactive hybrid organic-inorganic materials. This innovating coupling is an attractive opportunity to drastically tune or improve the photophysical properties of organic molecules in the solid-state and it constitutes a promising approach for the elaboration of efficient photoadressable devices. In a first part, new photoswitchable materials have been developped by combining POMs with a cationic diarylethene or by incorporating photochromic POM-spiropyran entities into polymeric matrices. In a second part, new luminescent hybrid systems were designed by assembling POMs with a phosphorescent iridium (III) complex or a fluorescent phospholium which shows Aggregation-Induced Emission (AIE) properties. Finally, a third part identifies different assembly strategies to develop multifunctional POM materials, coupling photochromism and photoluminescence. Among them, a new approach has been explored in particular to develop supramolecular assemblies that combine intrinsically luminescent POMs incorporating lanthanide cation with photochromic organic molecules.