Etude de la relation structure-propriétés de polymères supramoléculaires de triarylamines

Study of the structure-function relationship of triarylamine, based supramolecular polymers

• Auteur / Autrice : Melodie Galerne
• Direction : Nicolas Giuseppone, Emilie Moulin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie supramoléculaire
• Date : Soutenance le 30/01/2020
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Charles Sadron (Strasbourg ; 1985-....)
• Jury : Président / Présidente : Narcis Avarvari
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nicolas Giuseppone, Emilie Moulin, Narcis Avarvari, Andreas Walther
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Narcis Avarvari, Andreas Walther

Mots clés

Mots clés contrôlés

Autoassemblage

Nanotechnologie

Anisotropie

Polymérisation

Chimie supramoléculaire

Mots clés libres

Chimie supramoléculaire

Polymérisation supramoléculaire

Triarylamine

Électropolymérisation

Alignement anisotrope

Plasmonique

Guides d'ondes

Nanoparticules

Électronique organique supramoléculaire

Supramolecular chemistry

Electropolymerization

Nanoparticles

Triarylamine

Supramolecular polymerization

Plasmonics

Wave-guides

Nanoparticles

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Résumé

Nous avons examiné la relation entre la structure moléculaire des TAA, leurs architectures auto-assemblées et les propriétés physiques émergentes, en vue de leur éventuelle intégration dans des dispositifs électroniques organiques. Tout d'abord, nous avons démontré leur intégration ascendante dans des circuits microélectroniques, par électropolymérisation supramoléculaire. Le champ électrique appliqué pour déclencher la polymérisation peut être utilisé simultanément pour l'alignement anisotrope des fibres entre les électrodes. Ensuite, nous avons étudié la formation et la caractérisation des structures plasmoniques à base de TAA. Nous avons démontré que la lumière peut se propager le long des cristaux de TAA, jusqu'à ~ 500 μm, par un mécanisme actif de guidage d'onde plasmonique. Les mêmes molécules peuvent également former des nanoparticules et les résultats préliminaires montrent qu'elles présentent des propriétés plasmoniques. Enfin, nous avons comparé le transport des charges dans divers polymères supramoléculaires à base de TAA. Nous avons montré que les trisamides démontrent une meilleure stabilité de leurs propriétés conductrices que les monoamides. De plus, la présence de longues chaînes latérales réduit le contact électronique des fibres entre elles et avec les électrodes. Nous avons découvert que les cristaux de TAA non dopés conduisent des charges, alors que le dopage est normalement nécessaire pour obtenir des auto-assemblages de TAA conducteurs. Enfin, nous avons démontré que les gels TAA améliorés mécaniquement conservent leurs propriétés optiques et de transport des charges locales.

We examined the relationship between TAA molecular structure, their self-assembled architectures and the emerging physical properties, for their possible integration into organic electronic devices. First, we have demonstrated their bottom-up integration in microelectronic circuitries, using supramolecular electropolymerization. The electric field applied to trigger polymerization can simultaneously be used for the anisotropic alignment of the fibers between the electrodes. Then, we investigated the formation and characterization of TAA-based plasmonic structures. We demonstrated that light is able to propagate along TAA crystals, up to ~ 500 μm, by an active plasmonic wave-guiding mechanism. The same molecules can also form nanoparticles, and preliminary results show that they exhibit plasmonic properties. Finally, we compared charge transport in various TAA-based supramolecular polymers. We showed that trisamides demonstrate a better stability of their conductive properties than monoamides. Furthermore, the presence of long side chains reduces the electronic contact of the fibers with each other and with the electrodes. We discovered that undoped TAA crystals conduct charges, whereas doping is normally necessary to obtain conductive TAA self-assemblies. Finally, we demonstrated that mechanically enhanced TAA gels retain their local optical and charge transport properties.