Synthèse, modélisation moléculaire et comportement photochrome de polysiloxanes contenant des groupements azos sous différentes formes

Synthesis, molecular modeling and photochromic behaviour of polysiloxanes containing azo-groups with different geometries

• Auteur / Autrice : Simona Ciobotarescu
• Direction : Victor Teboul, Nicolae Hurduc
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 28/02/2020
• Etablissement(s) : Angers en cotutelle avec Universitatea tehnică "Gheorghe Asachi" (Iaşi, Roumanie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matière, Molécules Matériaux et Géosciences (Le Mans)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Laboratoire de photonique d'Angers
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Photonique d'Angers / LPHIA
• Jury : Président / Présidente : Teodor Măluțan
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Chaussedent, Aurélien Perera, Ionel Mangalagiu

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dynamique moléculaire

Silicones

Azobenzène

Mots clés libres

Polysiloxane

Modélisation moléculaire

Relief de surface

Azobeznene

Polysiloxane

Molecular modeling

Surface relief

Résumé

La présente thèse représente une étude complexe des azopolysiloxanes photosensibles et rejoint les techniques théoriques et expérimentales. Le thème tourne autour du phénomène de transport de masse des azopolymères induit par la photoisomérisation des azobenzènes. La conversion transt – cis de l'azobenzène et de ses dérivés est un processus réversible actionné par la lumière, qui permet le réarrangement de la matière environnante au niveau nano et micro. Cette propriété est exploitée pour fabriquer des réseaux de relief de surface (SRG) avec caractéristiques géométriques specifiques. Les présentes études visent à comprendre ce mécanisme complexe, sujet à une grande controverse parmi les différents groupes de recherche. Les paramètres qui contrôlent le processus sont traités et analysés. L'étude expérimentale comprend la synthèse et la caractérisation de quatre azopolysiloxanes qui sont ensuite analysés pour leur capacité d'obtenir des SRG. Le comportement photochromique est évalué par des expériments d'irradiation à différentes intensités lumineuses, en présence ou l'absence d'une lumière d'assistance qui devrait intensifier l'isomérisation. La simulation informatique se concentre sur la diffusion des molécules dans le système: une molécule de type azobenzène (moteur moléculaire) diluée dans le milieu hôte. Des calculs de modélisation moléculaire sont effectués pour des moteurs de différentes longueurs et avec différents temps d'isomérisation (isomérisation rapide ou lente) afin de définir la relation entre ces paramètres et la diffusion. Fournir des informations expérimentales et théoriques sur les azopolymères, est trop important pour comprendre la formation de SRG.

The herein thesis represents a complex study of photosensitive azopolysiloxanes and rejoins both theoretical and experimental techniques. The theme revolves around the azopolymer’s mass transport phenomenon induced by the photoisomerization of azobenzenes. Trans- to cis conversion of azobenzene and its derivatives is a reversible light actuated process that enables the rearrangement of surrounding matter at nano and micro level. This property is exploited to fabricate surface relief gratings (SRG) with certain geometrical features. The present studies are directed to comprehension of this complex mechanism, subject to great controversial among different research groups. The parameters that control the process are addressed and analyzed. Experimental study comprises the synthesis and characterization of four azopolysiloxanes which are then analyzed for the capacity to obtain SRG. Photochromic behaviour is evaluated through irradiation experiments at different light intensity, in the presence or absence of an assistance light that supposedly intensifies isomerization. Computer simulation focuses on diffusion of the molecules in the system: one azobenzene – like molecule (molecular motor) diluted in the host medium. Molecular modeling calculations are performed for motors with different lengths and with various isomerization times (fast or slow isomerization) in order to define the relation between these parameters and diffusion. Providing experimental and theoretical info on azopolymers is part of the SRG formation insight.