Polyoxometallates commutables isolés sur surface nanostructurée

Isolated switchable polyoxometalates onto nanostructured HOPG surfaces

• Auteur / Autrice : Juba Salhi
• Direction : Florence Volatron, David Kreher
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie moléculaire
• Date : Soutenance le 20/11/2023
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Chimie moléculaire de Paris centre (Paris ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut parisien de chimie moléculaire (2009-....)
• Jury : Président / Présidente : Bernold Hasenknopf
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Lara Perrin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Frédéric Chérioux, Alicia Forment-Aliaga

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux nanostructurés

Surfaces (technologie)

Autoassemblage

Polyoxométallates

Mots clés libres

Chimie

Matériaux

Organométallique

Organique

Microscopie

Spectroscopie

Chemistry

Materials

Organometallics

Organic

Microscopy

Spectroscopy

Résumé

Cette thèse a été menée dans le but d'organiser des polyoxométallates (POMs) qui sont des molécules inorganiques poly-anioniques, sur un substrat de carbone (HOPG) en monocouche, séparés les uns des autres, et de façon périodique. Pour cela, le substrat de HOPG a été fonctionnalisé en utilisant des molécules qui s'auto-assemblent en formant des réseaux bidimensionnels sur la surface. Plusieurs approches ont été abordées. Dans un premier temps, un POM hybride comportant un bras organique avec une fonction pyridine a été synthétisé puis complexé a une phtalocyanine de zinc, qui a servi de molécule ancre pour entrainer le POM à des endroits précis sur la surface du substrat fonctionnalisé. Une deuxième approche consistait à synthétiser une nouvelle molécule organique qui s'auto-assemble sur HOPG comportant une fonction capable de se protoner. Une fois cette molécule assemblée sur surface la fonction protonable se retrouvera distribuée de façon périodique sur celle-ci. Cette fonction a été protonée en utilisant un POM acide, ce qui a permis d'attacher le POM à cet endroit de la surface via une liaison ionique, ce dernier jouant le rôle de contre ion de la charge positive créée après la protonation, réussissant à obtenir une monocouche de POMs périodique et séparés les uns des autres par environ 1 nanomètre.

This thesis was conducted with the aim of organizing polyoxometalates (POMs), which are inorganic polyanionic metal oxo-clusters molecules, on a carbon substrate (HOPG) as a monolayer, separated from each other and in a periodic way. To achieve this, the HOPG substrate was functionalized using molecules reported in the litterature for their self-assembling into two-dimensional networks on this surface. Several approaches were attempted. Firstly, a hybrid POM with an organic tail with a pyridine terminal function was synthesized and complexed to a zinc phthalocyanine, which served as an anchoring molecule to position the POM at specific locations of the surface of the functionalized HOPG substrate. A second approach consisted in synthesizing a new organic molecule that self-assembles on HOPG and includes a protonatable function. Once this molecule was assembled on the surface, the protonable function became periodically organized. This function was protonated using an acidic POM, allowing to bind POMs on the organic 2D network through an ionic bond. The POMs acted as counterions to the positive charge created after protonation, successfully achieving a periodic monolayer of POMs, separated from each other by approximately 1 nanometer.