Conception de films moléculaires multi-commutables associant des unités photochromes et des complexes métalliques – multicom

Des résultats préliminaires démontraient qu’il était possible de fixer une molécule photochrome sur une surface tout en préservant ses propriétés sous la forme de monocouche. Dans le cadre de ce projet, il s’agissait de poursuivre cette voie, en considérant des architectures supramoléculaires sophistiquées et présentant davantage d’états excités accessibles, en combinant une brique photochrome à des métaux de transition. En ce sens, il a été nécessaire dans un premier temps, de mettre au point des voies de synthèses originales pour ces nouveaux complexes de coordination, avant même leur dépôt sur surface. Ainsi, ce travail de conception de chromophores à très haute valeur ajoutée couplés à des plateformes redox moléculaires et/ou des surfaces conductrices a constitué le fil directeur du projet.

Au cours des cinq dernières années, des avancées majeures ont été accomplies dans la compréhension du comportement de la brique photochrome, aussi bien en solution que déposée sur surface. De plus, des réactivités originales vis-à-vis de l’oxygène ont été observées et pourraient être mis en œuvre pour le traitement contre le cancer : cette propriété inattendue a permis d’ouvrir une nouvelle voie de recherche au laboratoire, en lien direct avec des équipes INSERM à Grenoble. Enfin, les couches minces des métallo-polymères commutables ont dévoilé, en plus des modulations de leurs propriétés optiques sous irradiation, des comportements électriques remarquables, notamment une différence de conductance marquée entre les deux isomères du photochrome.

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-Deux articles concernent le dépôt sur des surfaces : Nanoscale, 2018, 10, 5436 ; J. Mat. Chem. C., 2015, 3, 12014, d’autres sont en préparation.
-Huit articles concernent des études en solution : Dyes and pigments, 2019, 160, 93 ; Chem Comm. 2017, 53, 9360 ; Inorg. Chem., 2017, 56, 4357; Dalton Trans., 2016, 45, 16453; Dalton Trans., 2016, 45, 13700; J. Mat. Chem. C., 2016, 4, 1139; Chemistry-A European Journal, 2015, 21, 455 ; Chem Comm., 2015, 51, 13886
-1 brevet

L'objectif du projet MULTICOM est de concevoir de nouveaux films moléculaires multi-sensibles à base de polymères de coordination intégrant des unités photochromiques dans leurs chaînes principales.
L’utilisation d’architectures moléculaires stimulables comme éléments actifs est aujourd’hui reconnue comme un choix prometteur pour la conception de nouveaux composants électroniques. Cependant, un défi majeur pour les chimistes réside dans l’intégration de ces molécules dans des dispositifs permettant la transmission de l'information moléculaire vers l’environnement macroscopique.Ceci peut être réalisé en particulier grâce à l'immobilisation de la structure moléculaire sur une surface solide.
Notre stratégie repose sur la fabrication directe de polymères de coordination organisés sur un substrat solide en utilisant une méthode de dépôt contrôlé couche par couche. Les metallo-polymères visés sont synthétisés à partir de briques élémentaires qui possèdent des propriétés de commutation. Ces composants associent intimement des dérivés photochromes de type diméthyldihydropyrène et des complexes de métaux de transition à base de ligands polypyridyles possédant des propriétés redox et magnétiques exploitables.
Les matériaux finaux seront activables par différents stimuli(lumière, électricité, température) et l’état du système pourra être déterminé via des lectures électriques, optiques et/ou magnétiques. Ce projet comporte trois grands volets complémentaires et interdépendants: la synthèse et la caractérisation de métallo-polymères en solution, la fabrication par la technique couche par couche de films minces de ces polymères de coordination et leur caractérisation en solution. Le but ultime de l’étude consiste à mettre en évidence les propriétés de commutation de ces matériaux originaux.
Une des originalités du projet réside à la fois dans la simplicité et la grande modularité des architectures moléculaires proposées.