Relations structures-propriétés dans des matériaux hybrides multifonctionnels : investigations structurales et théoriques

Structures-properties relationship in hybrid multifunctional materials : structural and theoretical investigations

• Auteur / Autrice : Nicolas Louvain
• Direction : Nicolas Mercier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie inorganique
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Angers
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : MOLTECH-Anjou (Angers2004-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plomb -- Composés

Étain -- Composés

Structure électronique

Pérovskites

Cristallographie

Mots clés libres

Halogénométallates organique-inorganique

Interactions intermoléculaires

Pérovskites hybrides

Relations structure-propriété

Résumé

Les matériaux hybrides organique/inorganique présentent la possibilité de pouvoir réunir, au sein d'un même composé, les propriétés initiales des constituants organiques (solubilité, flexibilité) et inorganiques (propriétés électroniques, optiques, magnétiques) voire de posséder des propriétés nouvelles supérieures à la simple somme des propriétés initiales. Au cours des présents travaux, nous avons porté notre attention sur les relations structures-propriétés au sein d'halogénométallates hybrides incorporant des cations organiques du type alkylammonium fonctionnalisés. Au cours de la première partie, une étude des changements conformationnels à l'état solide de molécules organiques incorporées dans des composés hybrides a été réalisée. Nous avons pu montrer que ces changements s'accompagnent de transitions structurales, phénomènes mis en évidence par les variations des propriétés optiques non linéaires à l'état massif et sous forme de films minces. La deuxième partie concerne l'étude structurale et théorique d'interactions disulfure-disulfure et disulfure-iodure à l'état solide. Ce travail montre que ces interactions intermoléculaires sont faibles, et principalement d'origine orbitalaire. Elles pourraient néanmoins être responsables de l'obtention de certaines structures présentant des transitions de phases activées par la température. Enfin, nous avons souligné l'influence de la fonctionnalisation de cations organiques du type éthylammonium sur la géométrie de réseaux inorganiques pérovskites hybrides et dérivés. Limiter la gêne stérique du cation et les interactions à l'interface organique/inorganique permet de réduire le band-gap de ces composés.

Organic/inorganic hybrid materials present the ability to mix, within one compound, the initial properties of the organic (solubility, flexibility) and inorganic (electronic, optical, magnetic properties) constituents or even show new properties that are greater than the sum of the initial properties. The work described here has been devoted to the study of structure/properties relationships within hybrid halogenometallates incorporating functionalized alkylammonium organic dications. The first part reports the study of solid state conformational changes of organic molecules included within hybrid compounds. We showed that these changes are emphasized by structural transitions. These phenomena are studied by non linear optical measurements on powder samples and on thin films samples. The second part deals with the structural and theoretical investigations of disulfide-disulfide and disulfide-iodide interactions in solid state. This work demonstrated that these interactions are weak, and mostly of orbital overlap origin. Nevertheless, they could be responsible for the crystallization of some structures showing phase transitions activated by temperature. In the last part, we underlined the influence of the functionalization of ethylammonium organic cations on the geometry of hybrid perovskites and derivatives inorganic networks. To limit steric hindrances and interactions at the organic/ inorganic interface allows the reduction of the band-gap of those compounds.