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Thèse Année : 2010

Light-driven crystalline molecular machines

Moteurs Moléculaires Cristallins Photo-pilotés

Cyprien Lemouchi
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 938151

Résumé

Light offers attractive opportunities for controlling physical and chemical functions in the solid state. This thesis is concerned with the design of cristalline molecular solids where the dielectric response and collective dynamics of molecular gyroscopes is induced and controlled with polarized laser light. The molecular design elements are two-fold and involve (i) a comprehensive organic synthesis approach of symmetrically and dissymetrically-functionalized rotor and axles based on the 1,4-diethynylbicyclo[2,2,2]octane core component and (ii) a rational choice of structure-directing outer functional groups allowing for the construction of low dimensional architectures whose self-assembly rely on non-covalent, hydrogen and halogen bonding interactions as well as covalent metal coordination principles and whose crystal strutures have been systematically determined and analyzed. In addition to both temperature dependent high-resolution solid state CP/MAS and single crystal NMR qualifying the rotor dynamics, the non linear optical response of single crystals was systematically explored allowing to discover a photo-induced driving principle qualifying a series a single crystalline, three-propellers molecular light turbines and demonstrate a mechanism for switching these molecular motors on and off with light.
L'engouement aujourd'hui pour la manipulation des propriétés électriques des supraconducteurs moléculaires dans le domaine des matériaux, nous a conduit à installer des gyroscopes au sein du cristal, pour que la propriété dynamique puisse moduler l'environnement électrostatique pouvant déboucher vers un nouvel ordre de charge et des structures ferroélectriques. Une machine moléculaire qui possède un rotor, un axe de rotation et des stators tel que le 1,4-diéthynylbicyclo[2,2,2]octane, a été choisie pour sa particularité à interagir avec la lumière, que l'on organise au sein du solide, sous forme de monocristaux appelés moteurs cristallins. La RMN CP/MAS sur poudre cristalline et monocristal a permis de caractériser le mouvement du rotor. Le développement d'une approche cristalline ajouté à la fonctionnalisation des rotors ont permis leur auto-assemblage et leur installation dans des architectures ouvertes organisées autour de cation métalliques (MOF,PCP,), ce qui a permis l'élaboration de matériaux multifonctionnels, dotés de la fonction dynamique, aux propriétés de conductivité ou de transition spin (SCO-MOF). Finalement, l'étude de systèmes cristallins dynamiques de basse dimentionnalité en optique non linéaire a permis de mettre en évidence le phénomène de photo-pilotage des gyroscopes par la lumière au sein du solide. le développement de systèmes plus élaborés permettra de mieux comprendre ce phénomène afin de l'utiliser dans des applications industrielles.

Domaines

Chimie organique
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Dates et versions

tel-00801226 , version 1 (15-03-2013)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00801226 , version 1

Citer

Cyprien Lemouchi. Moteurs Moléculaires Cristallins Photo-pilotés. Chimie organique. Université d'Angers, 2010. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00801226⟩
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