Synthèse et caractérisation de fullérodendrimères liquides-cristallins: influence de la chiralité et application dans le photovoltaïque

Notre thématique de recherche concerne la chimie des cristaux liquides. Nos travaux de thèse consistent en la synthèse de dendrimères liquides-cristallins contenant du fullerène et l’étude de leurs propriétés thermiques et mésomorphes. Ce type de matériaux est intéressant par la combinaison des propriétés du fullerène avec celles des cristaux liquides et des dendrimères. Notre travail de thèse s’est basé sur trois sujets différents. Dans un premier temps, nous avons synthétisé des méthanofullerènes de type « Janus » à partir des dendrons poly(aryl esters) et poly(aliphatique esters) qui sont précurseurs pour des phases nématiques chirales et smectiques chirales, respectivement. L’influence de la chiralité, de la génération de chaque dendron et du fullerène sur les propriétés mésomorphes a été étudiée. Tous les méthanofullerènes et les précurseurs malonates présentent une phase nématique chirale imposée par les dendrons poly(aryl esters). Le dendron poly(aliphatique ester) ne peut imposer ses propriétés mésomorphes aux méthanofullerènes et aux malonates que lorsque la génération de ce dendron est largement supérieure à celle du dendron poly(aryl ester). La présence du fullerène déstabilise les mésophases et elle n’est pas favorable pour l’arrangement hélicoïdal de phase smectique C chirale. Dans un deuxième temps, nous avons réussi à synthétiser la première dyade fullerène-oligophénylènevinylène possédant des propriétés liquides-cristallines colonnaires. Le dendron poly(benzyl éther) de troisième génération a été tout d’abord synthétisé comme promoteur de la phase colonnaire. Cette dyade présente une phase colonnaire hexagonale de symétrie p6mm qui a été confirmée par microscopie à lumière polarisé, calorimétrie à balayage différentiel et diffraction des rayons X. Les premières études de photophysique sur cette dyade ont aussi été réalisées. Elles ont montré qu’il existe un transfert d’électrons entre le fullerène et oligophénylènevinylène. Finalement, nous voulions élaborer une nouvelle méthodologie permettant de synthétiser des méthanofullerènes dendritiques de hautes générations avec un minimum d’étapes. Nous avons donc effectué un premier essai de synthèse d’un méthanofullerène dendritique de haute génération. Un cœur malonate multifonctionnel a d’abord été synthétisé puis les dendrons poly(benzyl éthers) ont été greffés. Le malonate obtenu a été considéré comme un dendrimère de troisième génération. Malheureusement, la réaction de Bingel n’a rien donné à cause de l’encombrement stérique. Nous n’avons donc pas pu obtenir le méthanofullerène souhaité.

Thèse de doctorat : Université de Neuchâtel, 2010