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Accueil du site > Reserve Emploi / Thèse / Stages > Thèses 2007-2010 au CRPP : sujets proposés

Fonctionnalisation de nanotubes de carbone par des molécules et complexes colorants

Directeurs de thèse : Olivier Roubeau, Alain Pénicaud

Les nanotubes de carbone (NTC) sont considérés, entre autres, comme de potentiels matériaux applicables à la limitation optique1 et à la fabrication de cellules photo-voltaïques,2 par le biais dans les deux cas de phénomènes de transfert électronique au sein duquel les NTC jouent le rôle d’accepteur. La majorité des travaux rapportés jusqu’à présent concernent l’interaction non-covalente de NTC et de polymères conducteurs et/ou de pigments, et le greffage covalent de molécules colorantes sur des NTC modifiés par traitement acide et donc endommagés. Or pour les propriétés recherchées, la qualité des NTC et leur interaction avec la matrice et/ou les fonctions colorantes sont primordiales. Deux résultats pionniers obtenus au CRPP sont susceptibles d’élargir ou d’améliorer ces potentiels applicatifs. D’une part la dissolution douce des nanotubes de carbone (NTC) dans laquelle un sel de NTC, de formule [M(THF)]nNT se dissout spontanément dans des solvants organiques polaires,3 permet de préserver le rapport d’aspect maximum et le caractère de système unidimensionnel délocalisé pour un échantillon donné de NTC. Ces sels de NTC réduits représentent de plus un intermédiaire réactionnel pour la fonctionnalisation covalente très attrayant, car versatile et à priori permettant un contrôle du taux de fonctionnalisation.4 D’autre part, un procédé de filage5 permet l’obtention de fibres macroscopiques aux propriétés électromécaniques particulièrement prometteuses. Dans ce cadre, la possibilité de produire un transfert électronique photo-induit vers les NTC permet d’envisager l’obtention de photoactionneurs. Nous proposons au cours de cette thèse d’utiliser la voie des sels de nanotubes, ainsi que d’autres voies n’endommageant pas les NTC, pour greffer de manière covalente, et si possible contrôlée, des molécules organiques (typiquement porphyrine ou système conjugué) et des complexes inorganiques (du RuII) pouvant former avec les NTC un couple donneur-accepteur. Des modifications synthétiques des molécules et complexes colorants choisis seront nécessaires à la réalisation de cette étape. La fonctionnalisation non-covalente par le biais d’interactions p-p entre NTC et systèmes conjugués sera également envisagée. Les propriétés optiques des couples obtenus seront étudiées en solution comme à l’état solide, afin d’évaluer les conditions et l’efficacité des processus de transfert électronique. D’autre part, l’obtention de fibres macroscopiques des NTC ainsi modifiés sera recherchée. Dans ce cadre la solubilité en général obtenue par le biais de la fonctionnalisation sera un atout, même si des adaptations au procédé de filage seront sans doute nécessaires. Les propriétés électromécaniques des fibres obtenues seront alors étudiées en obscurité et sous irradiation.

1 pour une revue récente, Chin et al., J. Mater. Res. 2006, 21, 2758-2766

2 pour une revue non exhaustive, D. M. Guldi, J. Phys. Chem. B 2005, 109, 11432

3 A. Pénicaud et al., J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 8 ; A. Pénicaud et al. brevet FR 03 15 582

4 Stage de Master d’A. Lucas ; O. Roubeau, travaux en cours

5 B.Vigolo et al., Science 2000, 290, 1331-1334 ; P.Poulin et al., brevet WO 0163028

Post-scriptum :

Profil : chimiste ou physico-chimiste

Financement espéré : BDIR