Luminescent lanthanide architectures for applications in optoelectronics

• Auteur / Autrice : Eugen Sorin Andreiadis
• Direction : Marinella Mazzanti, Renaud Demadrille
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie organique
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Luminescence

Métaux des terres rares

Optoélectronique

Résumé

Les complexes luminescents de lanthanides font l'objet d'une recherche importante dans le domaine de l'opto-électronique du fait de couleur pure et de rendements quantiques importants. Le développement de nouveaux chelates spécifiquement adaptés pour des applications opto-électroniques reste cependant un domaine moins développé par rapport à d'autres applications. Le but de ce travail est d'accéder à de nouvelles possibilités de synthèse dans le domaine des émetteurs moléculaires à base de lanthanides pour l'opto-electronique ; ceci, en concevant de nouveaux ligands adaptés à la complexation de ces métaux et l'étude des propriétés optiques des complexes formés. A cette fin nous avons synthétisés et étudiés une série de ligands basés sur des motifs terpyridine-, bipyridine- et pyridine-tetrazole. Divers substituants ont été ajoutés afin de moduler les propriétés électroniques de ces molécules avec, pour résultats, l'obtention de fortes efficacités lumineuses pour certains de ces complexes tant dans le visible que le proche infrarouge. Les effets induits par l'ajout des divers subtituants sur leurs propriétés photophysiques ont été clairement démontré. De plus, nous avons également synthétisés et testé en couche active de dispositifs OLED une nouvelle classe de complexes neutres complétées par des unités dicétonates. Nous avons par ailleurs explorés la sensibilisation des ions lanthanides par l'intermédiaire de complexes de métaux de transition d. Pour cela nous avons conçus une nouvelle architecture hétéro-métallique d-f où le complexe d'iridium est employé comme antenne. Finalement, nous avons étudiés les processus de transfert d'énergie par mesures de luminescence.

Luminescent lanthanide complexes are receiving a large interest for their applications in the field of optoelectronics, as a result of their pure colors and high emission efficiencies. However, the development of new lanthanide chelates for optoelectronic devices has lagged behind that of other applications, and only a limited number of architectures have been tested. The aim of this work is to access new synthetic possibilities in the area of lanthanide emitters for optoelectronics, by designing specific ligands and studying the properties of their lanthanide complexes, considering their applications for solid state devices. To achieve this aim, we have designed, synthesized and studied the complexation of lanthanides by a series of ligands based on the terpyridine-, bipyridine- and pyridine-tetrazole motifs, appended with substituents having various electronic effects. The resulting complexes have been characterized by X-ray crystallography, NMR and luminescence studies. The emission efficiencies are very high in some cases, both in the visible and in the NIR region, demonstrating the clear influence of tuning the ligand structure on the photophysical properties of the final lanthanide complexes. Furthermore, we have synthesized, characterized and tested in OLED devices a new class of neutral complexes completed by β-diketonate units. Finally, in order to explore the sensitization of lanthanide ions by d-metal complexes, we have designed and synthesized, based on our previous studies, a new specific heterometallic architecture containing iridium complexes as lanthanide antennas, and we have investigated by luminescence measurements the energy transfer processes.