Synthèse et étude des structures électronique et macromoléculaire d'un polyélectrolyte conjugué: le poly(thiophène 3-acide acétique)

Synthesis and study of the electronic and macromolecular structures of a conjugated polyelectrolyte: the poly(thiophene 3-acetic acid)

• Auteur / Autrice : Perrine Vallat
• Direction : Michel Rawiso
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique. Physicochimie
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectroscopie d'absorption

Diffusion centrale

Structure électronique

Polymères conjugués

Polyélectrolytes

Résumé

Dans cette thèse, nous étudions les structures moléculaire et électronique d’un polyacide conjugué flexible : le poly(thiophène 3-acide acétique) (P3TAA). En 1ère partie, nous décrivons les synthèses et caractérisations de P3TAA de longueurs et régiorégularités variables. En 2ème partie, nous étudions les solutions aqueuses de P3TAA régioaléatoires en régime hydrophile (taux d’ionisation f proche de 1). La diffusion de rayonnement aux petits angles montre que les polyions sont moléculairement dispersés et de conformation moyenne étirée. L’interaction électrostatique contrôle alors la délocalisation des électrons !, comme l’indique la spectroscopie d’absorption UV-visible. Cette technique révèle aussi une transition conformationnelle discontinue entre un état étiré fortement chargé et un état effondré faiblement chargé, quand f<f*. Cette preuve expérimentale de l'instabilité de charge prévue par la théorie pour les polyélectrolytes hydrophobes « annealed » est présentée en 3ème partie.

In this thesis, the molecular and electronic structures of a flexible conjugated polyacid, namely poly(3-thiophene acetic acid) (P3TAA), are studied. In a 1st part, the synthesis and the characterization of P3TAA presenting various lengths and regioregularities are described. In a 2nd part, solutions of P3TAA chains in the hydrophilic regime (i. E. Ionization rate f around 1) are studied. By small angle scattering, it appears that these chains are solubilized on a molecular scale and are extended in solution. UV-visible absorption spectroscopy experiments show that, in this case, the delocalization of the !-electrons is mainly controlled by electrostatic interactions. This technique also reveals a discontinuous 1st-order like transition between a highly charged extended state and a weakly charged collapsed state when f<f*. This observation, presented in a 3rd part, proves experimentally the instability of charge for annealed hydrophobic polyelectrolytes previously predicted by theory.