Etude et diagnostique des propriétés physicochimique de nouvelles architectures (métallo)supramoléculaires Pi-conjugués pour l’optique non linéaire.

Study and diagnostic of the physicochemical properties of new π-conjugated (metallo)supramolecular architectures for nonlinear optics

• Auteur / Autrice : Karolina Waszkowska
• Direction : Bouchta Sahraoui
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 25/11/2021
• Etablissement(s) : Angers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matière, Molécules Matériaux et Géosciences (Le Mans)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : MOLTECH-Anjou
• Jury : Président / Présidente : Anna Zawadzka
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Abdelkrim El-Ghayoury, Konstantinos Iliopoulos, Adam Szukalski
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Isabelle Ledoux-Rak, Dobrosława Kasprowicz
• DOI : 10.70675/85b0b9dbzd460z49a2za510zd5f2023425cb

Mots clés

Mots clés contrôlés

Optique non linéaire

Chimie supramoléculaire

Porphyrines

Mots clés libres

Caractérisation des matériaux

Membranes nanoporeuses

Triple hélicates

Complexes à base de pyrène

Nonlinear optics

Supramolecular chemistry

Material characterization

Nanoporous membranes

Porphyrins

Triple helicates

Pyrene-based complexes

Résumé

Grâce aux propriétés physico-chimiques extraordinaires des assemblages supramoléculaires en général et des architectures (métallo)supramoléculaires π-conjugués en particulier sont de bons candidats pour l’optique non linéaire. Ce travail porte sur les propriétés optiques linéaires (incluant l’absorption UV-visible et la photoluminescence) de trois différents groupes de complexes supra- moléculaires tels que les complexes métallo- porphyrines, les métallohélicates et les nœuds moléculaires, ainsi que sur leurs applications potentielles dans les dispositifs optoélectroniques. Les propriétés optiques de ces nouvelles architectures (métallo)supramoléculaires - conjuguées ont été étudiées. Les études de la génération de la deuxième et troisième harmonique ont été réalisées sur la base des « franges de Maker» qui sont des techniques fiables et bien connues, ainsi que les intensités de SHG et THG en fonction de l'énergie laser incidente ont été étudiées. En outre nous avons obtenu une augmentation des réponses optiques non linéaires (absorptions et réfractions) par le biais de la technique Z-scan. Les composés de type complexe de porphyrines, les triples hélices ainsi que les nœuds moléculairesfonctionnalisés par des pyrènes présentent des réponses optiques linéaires et non linéaires du troisième ordre très intéressantes et trèsprometteuses qui sont modulées par la nature du cation métallique utilisé dans les interactions métal/ligand. De plus, dans ce travail nous avons étudié l’influence de l’incorporation des assemblages métallo supramoléculaires étudiés présentant la meilleure réponse ONL dans des membranes nanoporeuses innovantes sur la génération du second harmonique. Ainsi, les métallo-porphyrines, les triples hélices ainsi que les nœuds moléculaires contenant du pyrène ont été introduit dans les nanopores de la membrane Al2O3. Les premiers résultats obtenus sont très prometteurs en vue d’applications dans le domaine de la nano photonique.

Due to extraordinary physicochemical properties of the π-conjugated supramolecular assemblies in general and the metallosupramolecular architectures in particular are good candidates for nonlinear optical applications. The present work presents original studies of linear (including UV- visible absorption and photoluminescence) on three selected specific groups of metallosupramolecular complexes, as well as their potential nonlinear optical applications. Therefore, nonlinear optical propertiesof -conjugated metallohelicates, knots and metalloporphyrins nonlinear have been investigated. The second and third harmonic generation are provided on the basis of the well-known Maker fringe method, as well as the intensities of SHG and THG versus laser energy are examined. Furthermore, the enhanced NLO absorption and refraction responses are obtained by means of Z-scan technique.The investigated compounds of metalloporphyrines, similarly to triple stranded helicates and modified pyrene-based molecular knots, are characterized by large enhanced nonlinear effect both during the studies with the Maker fringe technique and with the Z-scan technique. The observed NLO properties, mainly depend on the used metal cation in these metallosupramolecular architectures. Moreover, in this work we studied the influence of the incorporation of the best NLO supramolecular complexes (investigated in this thesis) in innovative nanoporous membranes on the generation of the second harmonic (SHG). Thus, metalloporphyrins, triple stranded metallohelicates and the modifiedpyrene-based knots were introduced into nanopores of the Al2O3 membranes. The first obtained results are very promising in terms of applications in the field of nanophotonics.