Matériaux fonctionnels hybrides à base de graphène

Graphene-based hybrid functional materials

• Auteur / Autrice : Cosimo Anichini
• Direction : Paolo Samorì
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 14/12/2020
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de science et d’ingénierie supramoléculaires (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Massimiliano Cavallini
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Adrian-Mihail Stadler
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Massimiliano Cavallini, Slawomir Boncel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Optoélectronique

Oxyde de graphène

Chimie inorganique

Mots clés libres

Structures hybrides

Graphène

Oxyde de graphène réduit

Nanofils de cuivre

Détection

Optoélectronique

Graphene

Graphene oxide

Hybrids

Hybrid structures

Sensing

Optoelectronics

Copper nanowires

Graphene hybrids

Résumé

L'objectif de cette thèse a été l'utilisation d'interactions non covalentes et covalentes afin de développer des structures hybrides à base d'oxyde de graphène réduit (rGO) associé à des molécules et des nanofils de cuivre (Cu NWs) pour des applications en tant que systèmes conducteurs, en optoélectronique et en détection.D'abord, nous avons exploité la fonctionnalisation covalente de rGO avec des molécules fonctionnelles simples pour former un matériel hybride avec des performances de détection d'humidité remarquables. Cet hybride, qui combine la conductivité et la stabilité du rGO hydrophobe avec la nature hydrophile des molécules de triéthylène glycol, possède une stabilité élevée, une bonne conductivité et une haute sensibilité à l'humidité et sélectivité.Puis, nous avons exploité l'assemblage non covalent de rGO avec des Cu NWs pour obtenir des électrodes hybrides flexibles et transparentes pour des dispositifs optoélectroniques avec une robustesse accrue. Dans ce cas, la conductivité, la transparence et la flexibilité élevées des films de Cu NWs sont combinées avec la transparence, la conductivité, la flexibilité, l'inertie et les propriétés imperméables des films rGO.

The aim of this thesis has been the use of non-covalent and covalent interactions to develop hybrid structures based on reduced graphene oxide (rGO) combined with molecules and 1D metallic nanostructures for applications as conductive systems, in opto-electronics and sensing.First, we have exploited the covalent functionalization of rGO with simple functional molecules to form a rGO-molecules hybrid with remarkable humidity sensing performances. This hybrid combines the conductivity and stability of the hydrophobic rGO with the hydrophilic nature of triethylene glycol molecules to obtain a hydrophilic rGO-molecules hybrid with high stability, good conductivity, and high selective sensitivity to water.Then, we have exploited the non-covalent assembly of rGO with copper nanowires to obtain hybrid flexible and transparent electrodes for optoelectronic devices. In this case, the high conductivity, transparency and flexibility of films of copper nanowires are combined with the transparency, conductivity, flexibility, inertness and impermeability of rGO films to obtain a hybrid transparent, conductive and flexible film with enhanced robustness.