Élaboration de nouveaux polymères réticulables ou hyperbranchés pour l'optique non linéaire du second ordre

Development of new crosslinkable or hyperbranched polymers for second order nonlinear optic applications

• Auteur / Autrice : Annabelle Scarpaci
• Direction : Fabrice Odobel, Laurent Fontaine
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie fine, chimie organique, matériaux organiques
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie biologie (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Porphyrines

Polymères réticulés

Polymères -- Propriétés thermiques

Matériaux

Optique non linéaire

Résumé

Les travaux décrits dans ce manuscrit concernent la conception et la synthèse de nouveaux polymères pour des applications en optique non linéaire du second ordre. Dans un premier volet, une nouvelle méthode de réticulation fondée sur la réaction thermique de Huisgen est développée. Des polymères de type méthacrylique comportant un chromophore analogue au DR1 substitué par une triple liaison ou un azide et un motif fonctionnalisé par un groupement complémentaire (azide ou triple liaison, respectivement) ont été synthétisés. Des films d’épaisseurs allant jusqu’à 2,7 µm ont pu être caractérisés par un coefficient électrooptique r33 de l’ordre de 16 pm/V à 1,064 µm stable jusqu’à 137°C. Le deuxième volet porte sur la synthèse de polymères à haute température de transition vitreuse basée sur la post-fonctionnalisation du méthacrylate de propargyle par des chromophores DR1 et des groupements rigidifiants de type adamantyle dotés de fonctions azide via la réaction catalytique de Huisgen sous activation micro-ondes. Selon la concentration en chromophores, des coefficients électrooptiques allant jusqu’à 31 pm/V ont pu être mesurés à 1,064 µm. Cependant, la stabilité d’orientation des chromophores n’est pas conservée au-delà de 90°C. Le troisième volet consiste à appliquer la réaction de Huisgen catalytique classique d’abord à la synthèse d’un polymère hyperbranché de type main-chain employant le chromophore DR1. Puis, la synthèse de polyimides hyperbranchés post-fonctionnalisés en périphérie par des chromophores DR1 ou porphyriniques a été réalisée. Leurs coefficients électrooptiques r33 mesurés à 1,064 µm s’élevant jusqu’à 18 pm/V se sont révélés stables jusqu’à 130°C

This manuscript describes the development and the preparation of new polymers for second order nonlinear applications. In the first part, the synthesis of crosslinkable polymers based on the thermal Huisgen reaction is developped. Methacrylic like co-polymers containing DR1 derivative substituted with triple bond or azide group and another monomer functionnalized with a complementary group (azide or triple bond, respectively) were synthesized. Films of thickness up to 2. 7 µm have been prepared and they display electro-optic coefficients about 16 pm/V at 1. 064 µm stable up to 137°C. The second part concerns the synthesis of polymers with high glass transition temperature based on the post-functionalization of a polypropargylic methacrylate polymer with azido derivatized chromophores and rigid azido functionnalized adamantyl units using the copper-catalyzed Huisgen reaction under microwave activation. Depending on the chromophores concentration, electro-optic coefficients up to 31 pm/V were measured at 1. 064 µm. However, electro-optic properties are not stable above 90°C. The third section consists in the synthesis of main-chain hyperbranched polymers with DR1 chromophores. The synthesis of hyperbranched polyimides peripherically post-functionalized with DR1 or with porphyrinic chromophores was performed. Some polymers exhibit electro-optic coefficients r33 up to 18 pm/V at 1. 064 µm that are stable up to 130°C