Développement de systèmes π-conjugués aux propriétés de fluorescence induite par l'agrégation (AIE).

Development of π-conjugated systems with aggregation-induced fluorescence (AIE) properties.

• Auteur / Autrice : Maxime Roger
• Direction : Philippe Gerbier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie et physico-chimie des matériaux
• Date : Soutenance le 23/02/2022
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Chimiques Balard (Montpellier ; 2003-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Charles Gerhardt (Montpellier ; 2006-....)
• Jury : Président / Présidente : Joëlle Rault-Berthelot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Kathleen Moineau-Chane Ching, Sébastien Clément
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Didier Gigmes, Philippe Blanchard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Quinoléine

Synthèse organique

Luminescence

Mots clés libres

Luminescence

Fluorophores

Molécules organiques fonctionnelles.

Caractérisations physicochimiques

Aie

Synthèses organiques

Luminescence

Fluorophores

Organic functional materials

Physicochemical characterizations

Aie

Organic synthesis

Résumé

Le phénomène de fluorescence, bien qu’assez rare à l’état naturel, est couramment exploité dans le domaine de l’optoélectronique pour la fabrication d’OLEDs ou de concentrateurs solaires, mais aussi dans le domaine biomédical pour l’imagerie ou la thérapie. Ce travail est axé sur la conception de molécules fluorescentes présentant une émission induite par l’agrégation (AIE, « Aggregation Induced Emission »). Contrairement aux fluorophores conventionnels pour lesquels l’émission est éteinte à l’état agrégé, les fluorophores AIE possèdent un comportement inverse : ils sont peu fluorescents en solution mais le deviennent à l’état solide. Ce phénomène résulte de la restriction des mouvements intramoléculaires dans un environnement contraint (RIM, « restriction of intramolecular motion ») permettant de favoriser les voies de désexcitation radiatives. Ce manuscrit s’inscrit dans ce contexte et est divisé en quatre chapitres. Le premier décrit le concept et les conditions requises permettant à une molécule d’être dotée de la propriété AIE. Les trois suivants abordent tout d’abord la synthèse et l’étude de fluorophores AIE de la famille des diphénylebuta-1,3-diènes portant des groupements dérivés du thiophène électropolymérisables. Le chapitre suivant aborde la synthèse de systèmes donneurs-accepteurs basés sur le motif tétraphényléthène (TPE) en vue d’obtenir des propriétés d’absorption et/ou émission dans le domaine des grandes longueurs d’onde du rouge et du proche infrarouge (600 nm-1200 nm). Enfin, le dernier chapitre, s’intéresse au contrôle et à la modulation de la longueur d’onde d’émission en exploitant le comportement AIE de deux fluorophore à base de TPE et de quinoline malononitrile induit par la transition de phase soluble/insoluble d’un polymère thermosensible, la poly(2-n-propyl-2-oxazoline). Mot clés : Design moléculaire, fluorophore, fluorescence, émission induite par l’agrégation, AIE, synthèse organique, diphénylbuta-1,3-diène, tétraphényléthène, quinoline malononitrile, poly(2- oxazoline)

The fluorescence phenomenon while relatively rare in nature, is also commonly operating in various fields including optoelectronics for the conception of OLEDs and solar concentrators and biomedicals for imaging and therapy. This work falls into this context and aims at designing fluorescent molecules possessing aggregation induced emission (AIE) properites. In contrast to conventional fluorophores that suffer of aggregation caused quenching (ACQ) phenomenom, AIE fluorophores exhibit in general strong emission in the solid state while there are non-emissive in solution due to the restriction of intramolecular motion (RIM) which favor the radiative decay. This manuscript is built upon four chapters. The introduction describes the concept and the conditions required for a molecule to exhibit a AIE behaviour. The second chapter describes the synthesis and the characterization of AIEbased diphenylbuta-1,3-diene skeleton bearing electropolymerizable thiophene moieties. The third chapter is related to the development of donor-acceptor systems built upon a tetraphenylethene (TPE) core in view of extending their absorption / emission properties to the red or near infrared (600 nm - 1200 nm) region of the spectrum. Finally, the last chapter deals with the control and the modulation of the emission wavelength by exploiting the AIE behavior of two fluorophores based on tetraphenylethene and quinoline malononitrile induced by the folding of the chain of a thermoresponsive polymer, the poly(2-n-propyl-2-oxazoline).Keywords: Molecular design, fluorophore, fluorescent, aggregation induced emission, AIE, organic synthesis, diphénylbuta-1,3-diène, tetraphenylethene, quinoline malononitrile, poly(2-oxazoline)