Photoluminescent nanostructured organic/inorganic hybrids

• Auteur / Autrice : Sónia de Sousa Nobre
• Direction : Luis António Ferreira Martins Dias Carlos, Michel Wong Chi Man, Maria Rute de Amorim Ferreira André
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Montpellier 2 en cotutelle avec Universidade de Aveiro
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Chimiques Balard (Montpellier ; 2003-2014)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Institut Charles Gerhardt (Montpellier ; 2006-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nanostructures

Transfert d'énergie

Sol-gel, Procédé

Photoluminescence

Mots clés libres

Sol-gel

Photoluminescence

Résumé

Les travaux rapportés ont pour objet la caractérisation des propriétés structurales et de photoluminescence d'une série d'hybrides organiques-inorganiques. Leurs matrices comportent des groupements urée capables d'autoassemblage reliant le réseau silicate et un fragment organique. L'origine et les transferts d'énergie conduisant à l'émission de lumière ont été étudiés dans le cas des hybrides à base de polyéthers, contenant ou non des ions métalliques Eu3+ et préalablement caractérisés au laboratoire, afin de dresser une toile de fond théorique pour aider l'interprétation des données expérimentales et la conception de nouveaux matériaux hybrides. L'effet de la morphologie sur les propriétés de photoluminescence a ensuite été étudié : des hybrides comportant un fragment central alkyle avec des morphologies différentes ont été obtenus à partir d'un précurseur unique en utilisant des conditions acide ou nucléophile, en présence ou non d'ions Eu3+. Des matériaux hybrides lamellaires ou amorphes ont été obtenus et la comparaison des propriétés de photoluminescence a montré que ces derniers possèdent de meilleurs rendements quantiques. Des matériaux hybrides comportant un fragment bipyridine ont été synthétisés. Ceux sans métal sont stables dans le temps, excitables avec des LEDs commerciales et bon marché, et ont un très bon rendement quantique (0. 18 et 0. 22±0. 02) pour des excitations dans le long UV/bleu. Les mêmes hybrides synthétisés en présence de sels d'Eu3+, Gd3+ et/ou Tb3+ ont aussi été synthétisés et le rôle clef joué par la lumière émise par l'hôte dans la luminescence de ces hybrides a été démontré.

The present work focus on the characterization of the structural and photoluminescence properties of a series of organic-inorganic hybrids. The matrix of these materials includes urea crosslinks between a siliceous backbone and an organic chain (polyether, alkylene and bipyridine based). The origin and energy transfer processes behind the emission features was studied for the polyether-based organic/inorganic hybrids lacking metal activator and incorporating Eu3+ (that were well characterized in previous works) in order to have a theoretical scheme that will be useful in guiding the interpretation of experimental data and in the design of new organic/inorganic hybrids. The effect of the morphology on the photoluminescence features of hybrids was also studied; alkyl-based hybrids with different morphologies were obtained from the same precursor (designated P12) using acidic or nucleophilic catalysis, in the presence of Eu3+, giving lamellar and amorphous hybrids lamellar materials and the respective structural and luminescence features compared. Two amorphous bipyridine-based materials were synthesized exhibiting high stability over time and high emission quantum yield values (0. 18±0. 02 and 0. 22±0. 02) for excitation in the long UV/blue regions using a commercial light emitting diode (LED). These bipyridine-based hybrids incorporating Eu3+, Gd3+, and/or Tb3+ ions were also synthesized and the key role played by the light emitted by the hybrid host in the luminescence of the corresponding Ln3+-based hybrids was demonstrated