Synthèse et caractérisation de nanoparticules de conducteurs et de supraconducteurs moléculaires : Application à la thermoélectricité

Synthesis and characterisation of nanoparticles of molecular conductors and superconductors : Application to thermoelectricity

• Auteur / Autrice : Imane Chtioui Gay
• Direction : Dominique De Caro, Christophe Faulmann
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie moléculaire
• Date : Soutenance le 17/12/2015
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la Matière (Toulouse)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Thermoélectricité

Supraconductivité

Solides moléculaires

Mots clés libres

Conducteurs moléculaires

Supraconducteurs

Nanoparticules

Molécules amphiphiles

Mesures physiques

Thermoélectricité

BEDT-TTF

TMTSF

DMIT

Molecular conductors

Superconductors

Nanoparticles

Neutral amphiphile

Thermoelectricity

BEDT-TTF

TMTSF

DMIT

Résumé

Ce travail a concerné la préparation des premières nanoparticules de supraconducteurs moléculaires dont la croissance en solution a pu être contrôlée par l'ajout de molécules amphiphiles neutres (amines, imines, acides carboxyliques). Notre étude s'est principalement focalisée sur les sels de Bechgaard (TMTSF)2X (TMTSF : tétraméthyltétrasélénafulvalène, X = ClO4 ou PF6) et sur le dérivé (BEDT-TTF)2I3 (BEDT-TTF : bis(éthylènedithio)tétrathiafulvalène). La taille, la morphologie et l'état de dispersion des nanoparticules ont été contrôlés par la nature et la concentration du structurant amphiphile. Ces nanoparticules ont été caractérisées par des méthodes spectroscopiques (IR, Raman, UV-visible, spectrométrie de photoélectrons), diffractométriques et microscopiques (microscopie électronique à transmission et AFM). Elles présentent une transition vers un état supraconducteur mise en évidence par des mesures de résistivité électrique ou de susceptibilité magnétique. Finalement, le pouvoir thermoélectrique des nano-objets de (BEDT-TTF)2I3 a été évalué. Des mesures préliminaires de facteur de mérite thermoélectrique (ZT) en font des candidats potentiels pour la réalisation de modules thermoélectriques organiques.

In this work, we described the preparation of the first nanoparticles of molecule-based superconductors for which the growth has been controlled by the addition of neutral amphiphilic molecules (such as amines, imines, carboxylic acids). Our study focused on Bechgaard salts (TMTSF)2X (TMTSF: tetramethyltetraselenafulvalene, X = ClO4 or PF6) and (BEDT-TTF)2I3 (BEDT-TTF: bis(ethylenedithio)tetrathiafulvalene). The size, the morphology and the state of dispersion of the nanoparticles have been controlled by the nature and the concentration of the amphiphilic structuring agent. The particles have been characterized by spectroscopic methods (IR, Raman, UV-visible, photoelectron spectroscopy), X-Ray diffraction and microscopy (TEM and AFM). Small particles underwent a transition to a superconducting state, as evidenced by electrical resistivity or magnetic susceptibility measurements. Finally, the thermoelectric power of nano-objects of (BEDT-TTF)2I3 has been evaluated. Preliminary measurements of the thermoelectric figure of merit (ZT) make them potential candidates for future organic-based thermoelectric generators.