Ajustement des propriétés photo-physiques de chromophores organiques. Vers des matériaux photocatalyseurs réutilisables efficaces

La photocatalyse, de par sa versatilité et sa biocompatibilité est un domaine de la chimie en plein essor. Elle utilise l’énergie fournie par la lumière pour exciter une molécule (photocatalyseur, PC) de son état fondamental vers son état excité. A ce stade, cette dernière peut être engagée dans divers processus de désactivations monomoléculaires ou bimoléculaires, retournant ainsi à son état fondamental. Dans le cas du PC, on s’attend à ce qu’il se désactive par un processus bimoléculaire par transfert d’atome d’hydrogène (HAT), transfert d’électrons (ET) ou transfert d’énergie (EnT).¹ L’efficacité de ces différents processus dépend fortement des propriétés photophysiques du photocatalyseur telles qu’une forte absorption de la lumière (à la fois la plage d’absorption et les coefficients d’extinction molaire), la durée de vie de l’état excité ou les propriétés redox.

Ce projet a pour objectif d’étudier l’effet de confinement (ancrage du PC sur un matériau) sur les propriétés photophysiques de chromophores simples ancrés de manière covalente pour les utiliser en photocatalyse. Nous proposons ici de jouer avec les propriétés photophysiques des chromophores (écart d’énergie singulet-triplet (ΔE_ST) et durée de vie de luminescence) en modulant simplement la structure des matériaux.

Dans un premier temps, des chromophores simples tels que la benzophénone seront incorporés dans des silices poreuses. Les propriétés de ces molécules sont bien connues en solution, et récemment il a été montré que la simple interaction avec la surface d’une silice conduisait à une diminution de la différence d’énergie singulet-triplet (ΔE_ST)² menant au mécanisme de « Thermally Activated Delayed Fluorescence » (TADF) utilisé pour augmenter l’efficacité des diodes électroluminescentes organiques (OLEDs). Dans un second temps, une fois l’influence du confinement sur les propriétés de ces molécules mieux comprise, d’autres modèles seront étudiés et testés comme photocatalyseurs.

Bibliographie :

[1] Y. Wu, D. Kim, T. S. Teets. Photophysical Properties and Redox Potentials of Photosensitizers for Organic Photoredox Transformations. Synlett 2022, 33(12), 1154.

[2] R. K. Koninti, K. Miyata, M. Saigo, K. Onda. Achieving Thermally Activated Delayed Fluorescence from Benzophenone by Host-Guest Complexation. J. Phys. Chem. C 2021, 125, 17392.

Profil du candidat :

Le ou la candidat(e) devra avoir une bonne formation en chimie organique. Une formation à la synthèse par voie radicalaire et à la synthèse de matériaux hybrides sera appréciée. Il ou elle devra envoyer un CV détaillé avec une lettre de motivation, une lettre de recommandation de leurs précédents encadrants et un relevé de notes (M1 & M2). Une moyenne minimale de 12 est requise aux examens de M1 et M2.