Design de briques moléculaires photo-actives : de la molécule aux matériaux

Design of photoactivables molecular bricks : from the molecule towards the materials

• Auteur / Autrice : Nicolas Durand
• Direction : Jean-Luc Fillaut, Huriye Akdas-Kiliç
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie moléculaire et macromoléculaire
• Date : Soutenance le 14/06/2021
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matière, Molécules Matériaux et Géosciences (Le Mans)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Sciences Chimiques de Rennes
• Jury : Président / Présidente : Gilles Lemercier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Pierre Malval
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Gilles Lemercier, Philippe Gros

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bipyridylium -- Composés

Absorption à deux photons

Ruthénium -- Composés

Mots clés libres

Complexes de ruthénium

Ligand bipyridines

Absorption à deux-Photons

Photophysiques

Ruthenium complexes

Bipyridines ligands

Two-Photon absorption

Photophysics

Résumé

L’absorption à deux-photons est un phénomène d’optique non-linéaire dans lequel une molécule absorbe simultanément deux photons et fait l’objet d’une attention considérable en raison de ces nombreux avantages tels que le contrôle spatio-temporel, une excellente résolution tridimensionelle, ainsi qu’une profondeur de pénétration accrue des tissus et matériaux. Ces avantages répondent aux prérequis pour des applications dans des domaines allant de la science des matériaux à la médecine avec la limitation optique, la bio-imagerie et le photothérapie dynamique. L’objectif de ces travaux est de synthétiser de nouvelles familles de complexes de ruthénium(II) et de comprendre les mécanismes photophysiques impliqués dans ces différentes familles et d’explorer la synthèse et étude d’un complexe pour la photothérapie dynamique. La première partie de ce manuscrit est centrée sur la synthèse de nouveaux ligands de types bipyridyles et des compexes hétéro- et homoleptiques de ruthénium(II) correspondants ainsi qu’à leurs caractérisations par résonance magnétique nucléaire. Nous cherchons ensuite à comprendre l’influence des ligands sur les propriétés d’absorption à un-photon et d’émission en s’appuyant sur des études théoriques TD-DFT. Ensuite, nous tentons de faire la corrélation entre l’absorption à deux-photons et ce que nous avions observé précédemment en absorption à un-photon. Finalement, nous avons synthétisé et fais l’étude préliminaire (RMN, absorption à un-photon et émision) d’un nouveau complexe pour la photothérapie dynamique à deux-photons.

Two-photon absorption, in which a molecule absorbs two low energy photons of identical or different frequencies at the same time, has received considerable attention owing its advantages over one-photon based processes. These advantages include the ability for spatiotemporal control of excitation and intrinsic three-dimensional resolution together with increased penetration depth in tissues or materials, while causing less damage to material or biological samples Such benefits meet the prerequisites for promising applications, from optical materials science to medicine such as optical limiting, bio-imaging and photodynamic therapy. The aim of this work is to synthesize three new ruthenium(II) complexes family and to understand the photo-physics involved in these models as well as to explore the synthesis and photophysical studies of a complex for the photodynamic therapy. The first part of this manuscript is devoted to the synthesis of three new bipyrdyls ligands and their corresponding hetero- and homoleptics ruthneium(II) complexes as well as their nuclear magnetic resonance spectroscopy characterisation. We seek to understand the one-photon absorption and emission behavior of these ligands and corresponding complexes with the TD-DFT theoritical studies. Then, we try to undertand the relationship between the two-photon absorption and the one-photon absorption observed previously. Finally, we synthesize and study a new ruthenium(II) complex for the two-photon photodynamic therapy