Microscopie par génération de somme de fréquences optiques : application aux polymères de coordination chiraux

by Gregory Taupier

Doctoral thesis in Physique

Under the supervision of Kokou-Dodzi Dorkenoo and Alex Boeglin.

defended on 29-11-2016

in Strasbourg , under the authority of École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....) , in a partnership with Institut de physique et chimie des matériaux (Strasbourg) (laboratoire) .

Thesis committee President: Xavier Assfeld.

Thesis committee members: Pierre Gilliot.

Examiners: François Hache, Vincent Rodriguez.

keywords

• Sum frequency generation
• Isotropic chiral medium
• Coordination polymer

Alternative Title

Optical sum-frequency generation microscopy : application to chiral coordination polymers

Abstract

We have built a set-up to perform sum frequency generation (SFG) microscopy in order to study isotropic chiral media. This set-up was first validated with molecules of bi-2-naphthol in liquid solution and sol-gel matrices. We have established the experimental conditions to limit the bleaching phenomena of the chromophore by two-photon absorption. Next, we have conducted a study of chiral coordination polymers produced through the self-assembly of chiral organic ligands and metal ions in solutions. We have measured a chiral SFG signal developing while films of chiral coordination polymers and complexes are drying. Thus we show that SFG microscopy specific to isotropic chiral media makes it possible to detect the coordination process of chiral coordination polymers in the condensed phase and monitor the establishment of the solid phase.

keywords

• Génération de somme de fréquences
• Milieu isotrope chiral
• Polymère de coordination
• Microscopie
• Optique non linéaire
• Metal-organic frameworks
• Isotropie
• Chiralité

Abstract

Nous avons mis en place un dispositif de microscopie par génération de somme de fréquences optiques pour étudier les milieux isotropes chiraux. Ce dispositif a tout d'abord été validé en utilisant la molécule chirale de bi-2-naphtol en solution liquide et en milieu sol-gel. Nous avons établi les conditions expérimentales permettant de limiter les phénomènes de blanchiment par absorption biphotonique du chromophore. Nous avons ensuite entrepris une étude des polymères de coordination chiraux élaborés à partir de l'auto-assemblage de ligands organiques chiraux et d'ions métalliques en solution. Nous avons mesuré un signal SFG chiral apparaissant lors du séchage de films de polymères et de complexes de coordination chiraux. Nous démontrons ainsi que la technique de microscopie SFG spécifique des milieux isotropes chiraux permet de détecter le processus de coordination des polymères de coordination chiraux en phase condensée et de suivre l'établissement de la phase solide.