Métallopolymères des éléments f : nouveaux matériaux hybrides semi-conducteurs phosphorescents pour les diodes électroluminescentes organiques

Lanthanide-containing metallopolymers : New semi-conducting hybrid materials for organic electroluminescent diodes

• Auteur / Autrice : Alessandra Sergent
• Direction : Michel Ephritikhine
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 08/02/2013
• Etablissement(s) : Paris 11
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Chimie de Paris-Sud (Orsay, Essonne ; 2006-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Chimie Moléculaire et Catalyse pour l'Energie (Saclay) - Laboratoire de Chimie de Coordination des Eléments f (LCF)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Michel Ephritikhine, Robert Pansu, Roberto Lazzaroni, Gaël Zucchi, Anne Bleuzen, Yvan Bonnassieux
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Robert Pansu, Roberto Lazzaroni

Mots clés

Mots clés contrôlés

Métaux des terres rares

Polymères conjugués

Diodes électroluminescentes organiques

Mots clés libres

Métallopolymères conjugués

PLEDs

OLEDs

Lanthanides

Transporteurs de charges

Conjugated metallopolymers

PLEDs

OLEDs

Lanthanides

Charge-transport groups

Résumé

Ce travail de thèse porte sur la synthèse et la caractérisation physico-chimique de métallopolymères conjugués des éléments f en but d’utiliser ces matériaux comme composants actifs de diodes électroluminescentes. En effet, les ions lanthanides possèdent des propriétés d’émission intéressantes dans le cadre de nos applications. La chaine polymère permet quant à elle l’introduction de groupements transporteurs de charges. Ces matériaux devraient donc réunir les caractéristiques requises (transport des charges et émission) pour être utilisés dans des PLEDs (Polymer Light-Emitting Diodes), lesquelles emploient pour leur fabrication des techniques de dépôts en solution. Les PLEDs présentent l’intérêt d’avoir une structure simplifiée par rapport aux OLEDs (Organic Light-Emitting Diodes) qui sont construites par juxtaposition de couches successives de petites molécules évaporées sous vide.La synthèse de trois séries de polymères conjugués a été réalisée. La réaction de polymérisation utilisée s’effectue selon un couplage de Suzuki-Miyaura entre des motifs fluorènes et des monomères porteurs de groupements carbazoles et/ou benzimidazoles permettant de coordiner l’ion lanthanide. Plusieurs métallopolymères ont également été isolés. Les composés synthétisés ont été caractérisés par analyse élémentaire, RMN et chromatographie par exclusion stérique. Des études de photoluminescence sur ces composés en présence ou non d’ions lanthanides luminescents ont été effectuées. Enfin, les polymères et métallopolymères ont été utilisés dans la conception de diodes électroluminescentes.

This work deals with the synthesis and physico-chemical characterization of lanthanide-containing metallopolymers to use them as active components in electroluminescent diodes. The emission properties of trivalent lanthanides are particularly interesting in the case of our application. The conjugated chain polymer built up with charge-transport groups. These materials should provide all the properties (conduction and emission) to be used as active layer in PLEDs (Polymer Light-Emitting Diodes) which are devices made by solution deposition techniques. The PLEDs offer the advantage to have a simplified structure in comparison with OLEDs (Organic Light-Emitting Diodes) which are built by juxtaposition of layers constituted by small organic molecules.The syntheses of three series of conjugated polymers have been achieved. The polymerization reaction has been carried out by a Pd-catalyzed Suzuki-Miyaura coupling between fluorenes moieties and monomers bearing carbazole and/or benzimidazole groups acting as a coordinating site for the lanthanide ion. Several metallopolymers were also synthesized. The isolated compounds were characterized by NMR, elemental analyses, and GPC. Photophysical studies have been performed on all the polymers and metallopolymers. Finally, these compounds have been used for the design of electroluminescent devices.