Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay

Laboratoire de Chimie Inorganique - LCI

Photochromisme et systèmes photo-modulables

Pei Yu, Anne Léaustic, René Clément
Gildas Gavrel


Nous nous intéressons au photochromisme organique et l’utilisation de ce dernier comme élément central et photo -actif dans l’élaboration de nouveaux systèmes moléculaires, supramoléculaires ou hybrides aux propriétés photo -modulables. Ces matériaux multifonctionnels et photo -modulables peuvent trouver des applications dans des domaines comme l’affichage, l’imagerie, le stockage et le traitement optique de l’information.
Parmi de nombreuses familles de photochromes organiques connus nous nous intéresserons en particulier aux photochromes de type diaryléthène qui se caractérisent généralement par une grande stabilité thermique pour chacun des deux isomères et une haute photo -résistance, deux propriétés importantes pour des applications concrètes.

Deux axes de recherche sont privilégiés :

  1. Synthèses et études de nouveaux diaryléthènes photochromes pour lesquels le changement de couleur photo -induit peut s’accompagner d’une modulation importante de leurs propriétés optiques non linéaires (ONL) ou de la fluorescence .
  2. Synthèses de ligands photochromes de type diaryléthène et leurs utilisations dans la chimie de coordination pour élaborer de nouveaux édifices avec des propriétés (magnétisme, luminescence, potentiel rédox etc.) photo -commutables.

Nous travaillons en particulier sur la famille des dithiazoyléthènes . En effet la présence de l'atome d'azote sur le cycle thiazole permet d'inclure plus facilement des sites chélatants.
La démarche générale est illustrée dans le schéma ci dessous par le cas d’un diaryléthène préparé au laboratoire. Ce composé présente également un comportement  photochrome à l'état cristallin, phénomène assez rare dans le cadre des photochromes organiques.

 

Diaryléthènes et photo-modulation de propriétés optiques non linéaires (ONL) et de fluorescence

La première étape consiste en la synthèses et l’étude de nouvelles molécules de diaryléthènes dont les propriétés ONL moléculaires (hyperpolarisabilité b) ou de fluorescence sont bien photo -modulables en solution lorsque ces molécules passent de l’une à l’autre forme sous l’effet de la lumière. Nous avons déjà synthétisé plusieurs diaryléthènes présentant ces propriétés de fluorescence et d'activité ONL. Nous nous efforcerons, dans un deuxième temps, d’étendre ce type de photo -modulation à l’état cristallin. L’étude de la fluorescence ou des propriétés ONL quadratiques de ces diaryléthènes sont réalisées en collaboration avec le Dr. Pansu et le Pr. Nakatani à l’ENS Cachan.
Ces molécules présentent également des propriétés d'absorption a deux photons . Les études sont réalisées dans le cadre d'une collaboration avec le Dr P. Baldeck du Laboratoire de Spectrométrie Physique à l’Université Joseph Fourier à Grenoble.

 

 

Photochromisme organique et chimie de coordination

L’utilisation de ligands photochromes dans des synthèses de complexes métalliques ouvre de nouvelles perspectives aussi bien dans le domaine du photochromisme que dans celui de la chimie de coordination. Parmi de nombreuses interactions possibles entre un ligand photochrome et un ion métallique nous nous proposons d’en aborder deux sortes :

Influence des ions métalliques sur le photochromisme du ligand

Modification des principales caractéristiques du photochromisme du ligand (spectre électronique d’absorption, rendement quantique, photo -résistance etc.) par complexation d'un ion métallique

Photo -modulation de certaines propriétés physiques centrées sur l’ion métallique

Modulation de certaines propriétés physiques du complexe par modification structurale photo -induite du ligand photochrome.

  1. Photomodulation de la luminescence de certains complexes de terre rare.
  2. Photomodulation du couplage magnétique entre deux ions magnétiques ponté par un diaryléthène. .Des dimères de cuivre (II) manganèse (II) ou nickel (II) ont été préparés . Une étude RPE menée au laboratoire a permis de mettre en évidence la photomodulation du couplage magnétique du dimère de cuivre( SCu = 1/2) suivant [(hfac)2Cu (dithiazoyléthène) Cu(hfac)2] (hfac - : hexafluoroacétylacétonate).

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mots -clés:

  • diaryléthènes ,photochromisme, fluorescence , Optique Non Linéaire , magnétisme , RPE .

collaborations:

  •  Laboratoire de Photophysique et Photochimie Supramoléculaires et Macromoléculaires (PPSM),,ENS Cachan, Cachan
  • Laboratoire de Spectrométrie Physique , Université Joseph Fourier, Grenoble.
  • Laboratoire des Matériaux Avancés , Fudan University , Shanghai, Chine
  • Membre du GdR POM3 (Photochromes Organiques : Molécules , Mécanismes , Matériaux)
  • Membre du GdR COMES ( COMmutation à l' Etat Solide)

 

 

Projets

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