induction de chiralité supramoléculaire : vers de nouveaux nano-objets chiro-optiques hybrides

La polarisation de la lumiere, bien que connue depuis fort longtemps, pourrait etre plus exploitee. Cependant, de plus en plus d’entreprises de pointe dans les domaines de la securite et la transmission d’information commencent a l’utiliser. Une raison de la sous-exploitation actuelle de la polarisation vient des methodes de polarisation, qui ont une transmission de la lumiere limitee (generalement jusqu’a 45%). Afin d’outrepasser cette limite physique, un moyen est d’utiliser des materiaux fluorescents emettant une lumiere polarisee. Cependant, la synthese et la purification de tels materiaux sont compliquees et obtenir les deux enantiomeres n’est pas toujours possible. Ce travail se concentre sur une nouvelle methode de synthese, plus simple, utilisant des nano-structures hybrides ou inorganiques helicoidale, et des luminophores organiques pouvant interagir ensemble. L’agregation chirale des chromophores autour des structures formera ainsi des nano-objets fluorescents chiraux. Le premier chapitre explique comment la chiralite est aujourd’hui presente dans tous les domaines et a toutes les echelles, des molecules aux objets du quotidien. Nous y etudierons egalement l’induction de la chiralite a differentes echelles. Le second aspect de ce travail, l’interaction lumiere-matiere, sera egalement mis en avant, aussi bien concernant l’absorption que l’emission lumineuse, mais aussi en quoi l’assemblage des molecules peut affecter ces proprietes. Nous nous pencherons egalement sur les cas tres particuliers du dichroisme circulaire et de la luminescence circulairement polarisee. Pour finir, nous verrons quels sont les materiaux actuels existant pour obtenir ces proprietes et quels sont leurs inconvenients. Afin d’outrepasser ces defauts, nous avons choisi d’utiliser deux systemes. Le premier, constitue de nano-helices organiques dans une coque de silice a pour avantage d’utiliser a la fois une induction de chiralite par assemblage des chromophores organiques, mais aussi une seconde induction de la chiralite a l’echelle moleculaire. L’inconvenient etant que ce systeme n’est pas tres robuste a un changement d’environnement. Pour resoudre cet inconvenient, nous n’avons conserve, dans un second temps, que la coque de silice afin de l’utiliser comme patron pour supporter le greffage covalent de luminophores a sa surface. Dans le second chapitre, la methode de synthese des nano-structures sera presentee. De meme le choix des differents luminophores utilises dans ces travaux sera justifie, et leur voie de synthese, expliquee. Enfin, les differentes methodes de caracterisation seront detaillees. Le troisieme chapitre portera sur les resultats obtenus lors de l’integration de chromophores non-chiraux dans les helices hybrides, ou leur de greffage sur les structures inorganiques. Nous y verrons l’importance a la fois de l’assemblage intermoleculaire, mais aussi de l’interaction avec un environnement chiral, pour l’induction de chiralite dans le but d’obtenir dichroisme circulaire et luminescence circulairement polarisee. Les differents chromophores utilises y sont presentes et compares permettant la mise en evidence des principaux facteurs aidant a l’induction de chiralite pour chaque type de structure. Enfin, un dernier chapitre s’interessera a des systemes plus complexes utilisant des molecules presentant en solution des proprietes chiro-optiques, ou ayant la capacite de s’agreger en nano-structures ayant de telles proprietes, et ce afin de savoir si leurs proprietes sont ajustables grâce a l’utilisation des helices hybrides pour leur imposer une agregation specifique. Une derniere approche a egalement ete etudiee, en synthetisant des quantum-dots carbones fluorescents a partir des nano-structures hybrides. Ces quantum-dots, s’ils conservent la forme de la structure initiale, pourraient posseder un dichroisme circulaire et une luminescence circulairement polarisee sans besoin de les complexer avec une molecule chirale.