Switches moléculaires combinant polyoxométallates et fragments photochromes et luminescents: espèces isolées et mises en forme

par Amandine Boulmier

Projet de thèse en Chimie

Sous la direction de Pierre Mialane et de Anne Dolbecq.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Sciences Chimiques : Molécules, Matériaux, Instrumentation et Biosystèmes , en partenariat avec Institut Lavoisier de Versailles (laboratoire) et de université de Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2015 .


  • Résumé

    Les matériaux incorporant des switches moléculaires, et en particulier des switches optiques,[1] sont actuellement étudiés de façon très intense, ceci étant dû au large spectre de domaines d'applications qu'ils couvrent, allant de la détection au stockage optique en passant par la cosmétique. En 2012, le premier composé hybride associant de manière covalente une unité polyoxométallate (POM) et une unité organique photochrome, un spiropyrane (SP), était publié.[2] Il était alors montré qu'au delà de combiner au sein d'une même molécule les propriétés optiques (photochromisme, électrochromisme) des deux entités, cette association améliorait de façon très notable les performances photochromiques du fragment organique en termes de cinétique mais aussi de contraste, et ce à l'état solide, à température ambiante et sous irradiation douce.[2,3] D'autre part, l'approche synthétique permet de complexifier le système étudié, comme l'atteste la caractérisation d'une triade SP-POM-SN (SN = spironaphtoxazine) qui associe au POM de façon covalente deux unités organiques aux propriétés photochromiques distinctes.[4] Nous proposons ici de développer une famille de composés associant de façon covalente POM, unités photochromes (spiropyranes, diaryléthènes) et luminophores (BODIPY, complexes d'iridium). Ces nouveaux switches moléculaires hybrides combinant de façon unique électrochromisme, luminescence et photochromisme seront ensuite mis en forme par incorporation dans des matrices de polymères de coordination ou de polymères organiques afin d'exalter encore leurs performances optiques,[5] de permettre des interactions molécules hôtes-réseau contrôlables,[6] mais également en vue d'applications comme la détection d'espèces diffusantes (détecteurs chimiques via un quenching de la luminescence, …).[7] La thèse se déroulera à l'Institut Lavoisier de Versailles (groupe Solides Moléculaires), en collaboration avec plusieurs groupes (Institut des Matériaux Jean Rouxel (Nantes), Institut des Sciences Chimiques (Rennes), Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay).

  • Titre traduit

    Molecular switches combining polyoxometalates and photochromic and luminescent fragments: isolated and shaped species


  • Résumé

    Materials incorporating molecular swiches, and in particular optical switches,[1] are currently highly investigated due to their implication in numerous fields ranging from detection to high-density data storage or cosmetics. In 2012, the first hybrid compound associating covalently a polyoxometalate (POM) unit and an organic photochromic fragment, namely a spiropyran (SP), was published.[2] It was then shown that, beyond combining in a single molecule the optical properties (photochromism, electrochromism) of both these components this association was leading to a strong enhancement of the photochromic properties of the organic moiety in terms of kinetics and coloration hue, and this in the solid state, under ambient conditions and soft irradiation.[2,3] On another hand, the synthetic approach used was allowing to easily post-functionalize the characterized system, as exemplified by the characterization of the SP-POM-SN (SN = spironaphtoxazine) triad which covalently associate to the POM two organic units with distinct photochromic properties.[4] We now propose to develop a novel family of compounds associating covalently POM and photochromic (spiropyran, diarylethene) and luminescent (BODIPY, iridium complexes) moieties. These unique hybrid molecular switches combining electrochromism, luminescence and photochromism will then be incorporated in matrices (organic polymers or metal-organic frameworks) in order to further enhance their optical performances,[5] to allow controllable guest molecule – network interactions,[6] but also the detection of diffusing molecules (chemical sensors via the quenching of the luminescence, …).[7] The thesis will take place at the Institut Lavoisier de Versailles, in collaboration with several groups (Institut des Matériaux Jean Rouxel (Nantes), Institut des Sciences Chimiques (Rennes), Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay).