Spectroscopie ultra-rapide de nouvelles molécules organiques à visées photovoltaïques

Ultrafast spectroscopy of new organic molecules for photovoltaic applications

• Auteur / Autrice : Thomas Roland
• Direction : Stefan Haacke
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 10/04/2014
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de physique et chimie des matériaux (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Kokou-Dodzi Dorkenoo
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Éric Vauthey, Pascal Plaza

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transfert de charge

Effet photovoltaïque

Molécules

Fluorescence

Mots clés libres

Spectroscopie

Ultra-rapide

Transfert de charge

FRET

BODIPY

Donneur-accepteur

Théorie de Marcus

Spectroscopy

Ultra-fast

Charge transfer

FRET

BODIPY

Donor- acceptor

Marcus theory

Résumé

Cette thèse porte sur l'étude de nouvelles molécules organiques par différentes méthodes de spectroscopie. La combinaison de techniques de fluorescence résolue en temps, d'absorption différentielle résolue en temps et de spectro-électro-chimie avec des méthodes d'analyse globale permet de déterminer la photo-dynamique des molécules étudiées.Deux familles de molécules ont été étudiées. La première est une antenne de type donneur basée sur le pigment BODIPY. La seconde consiste en une triade donneur-accepteur-donneur (DAD) ayant des propriétés d'auto-organisation. Après une première génération de mol écules dont on a montré les limitations (temps de vie de l'état transfert de charge très court, d'environ 55 ps), une seconde génération de mol écules a été développée, incluant de nombreuses variations du groupe donneur, ce qui a permis de déterminer l'impact des-dites variations. Entre autres, un temps de vie de l'état transfert de charge de plus d'une nanoseconde est observé.

The topic of this thesis is the study -through different spectroscopy methods- of new organic molecules for photovoltaic applications. Combination of time resolved fuorescence, time resolved differential absorption and spectro-electro-chemistry with global analysis methods allowed to determine the photo-dynamics of the studied molecules. Two familiesof molecules have been studied. The first one is a donor-type antenna based on the BODIPY dye. The second consists in a donor-acceptor-donor (DAD) triad, with self-organizing properties. After a first generation of molecules that we proved to be limited by a short life time of its charge transfer state (about 55 ps), a second generation of molecules wasdeveloped, including several variation of the donor group, which allowed to study the impact of said variation. Among others, a charge transfer state lifetime longer than 1 nanosecond was observed.