Conception d’interrupteurs moléculaires présentant des réponses optiques non-linéaires du deuxième ordre : étude théorique et caractérisation par diffusion hyper Rayleigh

Design of molecular switches exhibiting second-order nonlinear optical responses : ab initio investigations and hyper Rayleigh scattering characterizations

• Auteur / Autrice : Aurélie Plaquet
• Direction : Vincent Rodriguez, Benoît Champagne
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie physique
• Date : Soutenance le 31/05/2011
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Sciences Moléculaires (Bordeaux)
• Jury : Président / Présidente : Davide Bonifazi
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Frédéric Castet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Koen Clays, Michel Sliwa

Mots clés

Mots clés contrôlés

Interrupteurs moléculaires

Rayleigh, Diffusion de

Méthodes ab initio (chimie quantique)

Optique non linéaire

Mots clés libres

Optique non linéaire

Première hyperpolarisabilité

Chimie quantique

Diffusion Hyper-Rayleigh

Interrupteurs moléculaires

Nonlinear optics (NLO)

First hyperpolarizability

Quantum chemistry

Hyper-Rayleigh Scattering (HRS),

Molecular switches

Résumé

Les interrupteurs moléculaires sont des composés capables de commuterréversiblement entre deux ou plusieurs états stables en réponse à un stimulusextérieur. Lʼobjectif de la thèse est la conception dʼinterrupteurs moléculairesprésentant des contrastes optiques non-linéaires (ONL) et la mise évidence desparamètres structuraux et électroniques menant à dʼimportants contrastes depremière hyperpolarisabilité (β) via une approche multidisciplinaire qui combine lasynthèse de nouveaux composés, la caractérisation de leurs réponses optiqueslinéaires et non-linéaires par spectroscopie dʼabsorption UV-visible et par diffusionhyper-Rayleigh et lʼutilisation des méthodes de la chimie théorique afin de prédire etdʼinterpréter les propriétés moléculaires. Ces phénomènes de commutationsréversibles et les changements de propriétés qui les accompagnent présentent denombreux intérêts, tant technologiques comme lʼélaboration dʼordinateursmoléculaires quʼau niveau des organismes vivants où de nombreuses fonctionsbiologiques sont basées sur un phénomène de commutation. Les principaux résultatsde nos travaux se situent au niveau de lʼinterprétation des réponses ONL et de leurscontrastes en fonction de la nature, de la position et du caractère donneur/accepteurdes substituants présents sur le squelette des interrupteurs moléculaires.

Molecular switches are compounds presenting the ability to commutereversibly between two or more states in response to external stimuli. The goal of thework is the design of molecular switches exhibiting contrasts of their second-ordernonlinear optical (NLO) properties and the highlight of the structural and electronicparameters leading to large contrasts of first hyperpolarizability (β) via amultidisciplinary approach combining the synthesis of new compounds, thecharacterization of their linear (by UV-Visible absorption spectroscopy) and nonlinearoptical properties (by hyper Rayleigh scattering), and the theoretical simulations inorder to predict and interpret molecular properties. These reversible switchingprocesses and the resulting variations of molecular properties have many interests intechnological area such as the development of molecular computers or in lifesciences since many biological functions are based on commutation mechanisms.The major results of our investigations are the interpretation of the NLO responsesand contrasts as a function of the nature, the positioning, and the donor/acceptorcharacter of the substituents.