Auto-assemblages photostimulables de triarylamines supramoléculaires pour la conduction électrique
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Abstract EN:
This thesis is a contribution to the bottom-up approach for the elaboration of organic conductors. The first part deals with the discovery that chemically-tailored triarylamine units, when exposed to simple visible light irradiation, produce cationic radicals that subsequently generate the hierarchical self-assembly of supramolecular nanowires which in turn combine within larger fibers. These latter, in a highly synergistic process, are able to permanently stabilize and transport the holes that have induced their own formation. The second part presents the straightforward interconnection of metallic electrodes by self-assembly from a solution of triarylamine upon a combination of light and electric field triggers. We were able to show ohmic character with high conductivities in excess of 104 S. M-1, combined with an extremely low interface resistance and an intrinsic metallic behavior. The third aspect deals with the elaboration of supramolecular n/p heterojunctions for potential applications in solar cells by combining triarylamines moieties together with perylene moieties. A first model system was developed. Morphological studies have shown the formation of a hierarchical self-assembly in form of squares which stack on a second columnar level. We have then tried to incorporate additional donor and acceptor groups with hydrogen bonding motifs for supramolecular polymerization of the perylene part.
Abstract FR:
Ce travail de thèse constitue une contribution à l’approche bottom-up pour la fabrication de conducteurs organiques. La première partie concerne la découverte d’un dérivé triarylamine capable, lorsqu’il est exposé à la lumière visible, de produire des radicaux cationiques qui, par la suite, génèrent un auto-assemblage hiérarchique de nanofils supramoléculaires. L’auto-assemblage est formé lors d’un processus synergique autoréplicatif, capable de stabiliser et de transporter les trous qui ont induit leur propre formation. La deuxième partie présente l’interconnexion de nano-électrodes métalliques par ces nanofils supramoléculaires auto-assemblés. En combinant la lumière visible et l’application d’un champ électrique entre les électrodes, l’auto-fabrication contrôlée de nos édifices avec un positionnement précis dans les nano-circuits a pu être induite. Nous avons pu mettre en évidence un comportement ohmique avec des conductivités allant au-delà de 104 S. M-1, révélant une résistance de contact extrêmement faible ainsi qu’un comportement métallique intrinsèque. La troisième partie a porté sur la fabrication d’hétérojonctions n/p supramoléculaires pour les cellules solaires en associant les triarylamines par liaison de coordination à des entités de type pérylène. Un premier système modèle a été élaboré. Les études morphologiques ont montré la formation d’un auto-assemblage hierarchique en forme de carré qui s’empillent sur un deuxième niveau colonnaire. Nos recherches nous ont ensuite menés à travailler sur l’incorporation supplémentaire de groupements donneur et accepteur de liaison hydrogène pour la polymérisation supramoléculaire de la partie perylène.