Les fils moléculaires, systèmes organiques conjugués incorporant plusieurs greffons organométalliques, constituent une famille de composés de grand intérêt pour l'électronique moléculaire. Les travaux présentés dans ce manuscrit s'inscrivent dans la suite logique de précédentes études de ces complexes de métaux de transition et constituent une analyse théorique, s'appuyant sur la fonctionnelle de la densité, de l'arrangement structural et des propriétés physiques de nouveaux assemblages moléculaires aux propriétés électroniques ou optiques originales. Ce manuscrit se divise en deux parties distinctes. La première traite de l'emploi des fils moléculaires organométalliques dans le domaine des automates cellulaires quantiques, un nouveau paradigme pour l'électronique fondé sur la localisation des charges de cellules moléculaires comme digit binaire et sur les répulsions coulombiennes comme moyen de transfert de l'information. Le concept, le moyen d'application à l'échelle moléculaire et l'étude de différents composés virtuels y sont développés. La seconde partie porte sur l'introduction de greffons organométalliques au sein de composés ayant des propriétés optiques linéaires et non linéaires et leur influence sur ces dernières. Deux familles de composés ont été étudiés : des systèmes émissifs à base de cycle phosphole et des dendrimères organométalliques à cœur porphyrine. / Molecular wires, conjugated organic systems bearing several organometallic fragments, form a family of compounds of great interest for molecular electronics. The research works in this manuscript follow on from previous studies of transition metal complexes and constitute a density functional theory-based analysis of both structural arrangement and physical properties of new molecular devices, with unusual electronic or optical properties. This manuscript is divided in two parts. The first one concerns the application of molecular organometallic wires in the quantum cellular automata field, a new paradigm for electronics based on the charge configuration of a molecular cell as a binary digit and using Coulombic repulsion as an information transfer mode. Both the concept, its application to molecular scale et the study of several virtual compounds are discussed. The second part focuses on the incorporation of organometallic fragments in optical active compounds with linear or nonlinear properties, and the influence of metals on those properties. Two compound families have been studied: phosphole-based conjugated emitters and organometallic porphyrine-based dendrimers.

Nous avons développé un nano-fil conducteur, constitué uniquement de protéines et bio-inspiré des nano-fils bactériens conducteurs. Pour cela, une protéine chimère a été créée par l'association d'une protéine prion capable de s'auto-assembler en fibre et d'une métalloprotéine, une rubrédoxine, capable d'effectuer des transferts d'électrons. Comme montré par des techniques de microscopies et de spectroscopies (absorbance UV-visible et RPE), la protéine chimère est capable de former des fibres à la surface desquelles on retrouve les rubrédoxines. Les propriétés électroniques des nano-fils ont été caractérisées par des mesures courant-tension sur des échantillons secs et par électrochimie. Les mesures courant-tension ont montré que la conduction se faisait par plusieurs mécanismes. Les acides aminés aromatiques présents au centre du domaine prion semblent impliqués dans un des mécanismes de conduction. Les mesures électrochimiques ont quant à elles montré une conduction par sauts entre rubrédoxines. De plus, nous avons utilisé les nano-fils comme interface entre une enzyme, la laccase, et une électrode. Un courant électrocatalytique dû à la réduction de l'oxygène a été obtenu prouvant ainsi la capacité de nos nano-fils à agir comme médiateurs d'électrons. Les nano-fils conducteurs faits de protéines sont une structure intéressante pour comprendre le transport de charges dans les systèmes biologiques et sont également très prometteurs pour le développement de la bioélectronique et plus particulièrement de biocapteurs et de biopiles enzymatiques / The discovery of bacterial nanowires able to transport electrons on long range within biofilms and transfer them to electrodes is very promising for the development of bioelectronics and bio-electrochemical interfaces. However, their assembling process, their molecular composition and the electron transport mechanism are not fully understood yet. We took inspiration from bacterial nanowires to design conductive protein nanowires. We fused the sequence of a rubredoxin, an electron transfer iron-sulfur protein, to the sequence of HET-s(218-289), a prion domain that forms amyloid fibril by self-assembling under well-defined conditions. The resulting chimeric protein forms amyloid fibrils and displays redox proteins organized on the surface as shown by microscopy techniques and UV-Vis and EPR spectroscopy. Electron transfer mechanisms were studied in “dry state” current-voltage (I-V ) measurements and as hydrated film by electrochemistry. Dry state measurements allowed to evidence several conduction pathways with a possible role of aromatic residues in the conduction. Electrochemistry revealed electron transport by hopping between adjacent redox centers. This property allowed the use of our protein as mediator between a multicopper enzyme (laccase) and an electrode for electrocatalytic reduction of oxygen. These protein nanowires are interesting structures for the study of charge transport mechanisms in biological systems but are also very promising for the design of biosensors and enzymatic biofuel cells.

Que ce soit dans l‟étude du claquage sous vide ou dans les sources d‟électrons par effet de champ, l‟émission électronique est un phénomène physique essentiel qui a lieu et devient dominante à la cathode sous haute tension. Dans le cas du claquage sous vide, la première étape de ce mécanisme est l‟émission d‟électrons au sommet de rugosités présentes sur la surface. Celles-ci peuvent être représentées sous la forme de pointes. Dans le cas des sources d‟électrons, l‟émission des électrons peut se faire au niveau d‟émetteurs qui eux aussi peuvent être décrits sous la forme de « pointes » distribués de manière ordonnée sur la surface. Un modèle numérique décrivant l‟émission thermo-ionique assistée par effet de champ a été développé dans le cas d‟une pointe axisymétrique et dont le traitement peut être réduit en 2D.Il s‟agit là d‟un problème multi-physique couplé nécessitant la résolution de problèmes de différentes natures : quantiques, électrostatique, électrocinétique et thermique. A partir de ce modèle, l‟étude de l‟émission et du claquage au sommet d‟une pointe soumise à une pulse électrique de l‟ordre de la nanoseconde a été étudiée. L‟étude de l‟émission électronique sur une cathode soumise à la haute tension et illuminé par un laser picoseconde a ensuite été faite en développant un modèle qui décrit notamment le chauffage du métal en régime hors équilibre. Enfin, dans le cas du claquage sous vide, la modélisation de l‟interaction entre des microparticules, présente dans l‟espace inter-électrodes,et de l‟émission électronique provenant du sommet d‟une rugosité a été realisée. Différents régimes de trajectoires de la microparticules ont été observée suivant le courant appliqué au sommet de la rugosité. / Electron emission in vacuum from a cathode at high voltage is an important physical phenomenon for the study of vacuum breakdown or electron sources. In the vacuum breakdown, the first step of this mechanism is electron emission at the top of the microprotrusions on the surface. Microprotrusions or emitters in electron sources have the shape of a tip. A numerical model describing the thermo-field emission has been developed for a 2D axisymmetric tip. The problem is multi-physical and it is necessary to solve problems of different natures: quantum mechanics, electrostatic, electric current and thermal heating. With this model, it is possibleto study electron emission and vacuumbreakdown when nanosecond high voltage pulses are applied. Furthermore, the study of electron emission when a picosecond pulsed laser illuminates a high voltage cathode has been performed. A new model has been developped to describe the photo-electric effect and a two-temperature model has been implemented to describe the heating of the cathode in a non-equilibrium regime. Finally, the modeling of the interaction between microparticles and electron emission from microprotusions has been realised, in order to study the breakdown voltage. Different trajectories of microparticles have been identified based on the results, depending on the electron emission current.

Le cœur du travail de notre groupe est l'étude de la réaction de photodétachement, qui consiste en l'expulsion de l'électron excédentaire d'un ion négatif lors de l'absorption d'un photon. Ce travail de thèse s'articule autour de deux projets : la microscopie de photodétachement, technique d'interférométrie électronique permettant de produire des données spectroscopiques sur les ions négatifs ; et le projet SIPHORE qui envisage la neutralisation d'un jet rapide d'ions négatifs à partir de la réaction de photodétachement, dans le but de servir la maîtrise de la fusion thermonucléaire contrôlée. Les évolutions de ces deux projets se recoupent dans la nécessité d'augmenter le nombre d'événements de photodétachement produits en un temps donné. Ce travail a permis d'étudier et de mettre en place différentes techniques expérimentales pour réaliser l'amplification de la réaction de photodétachement. Notre montage nous permet de produire cette réaction dans une zone d'interaction formée par l'intersection d'un jet d'ions et d'un faisceau laser. Nous envisageons d'une part la modification de la section efficace de photodétachement lorsque la réaction est produite en présence d'un champ magnétique, d'autre part l'amplification du flux de photons dans la zone d'interaction par stockage de lumière en cavité optique. Les avancées réalisées ouvrent de nouvelles perspectives sur les études fondamentales et les applications techniques liées aux ions négatifs. / The core of the work of our group is the photodetachment reaction, which consists in the expulsion of the extra electron of a negative ion by the absorption of a photon. This thesis work is organised around two projects: the photodetachment microscopy, an electron interferometric technique which produces spectroscopic data on negative ions; and the SIPHORE project which considers the neutralization of a fast negative ions beam by the help of the photodetachment process, for the purpose of controlled thermonuclear fusion. The evolutions of these two projects are overlapping in the need of increasing the number of photodetachment events produced per unit of time. This work has led to the study and the implementation of several experimental techniques to realise the amplification of the photodetachment reaction. Our setup permits to produce this reaction in an interaction area formed by the intersection of a negative ions beam with a laser beam. On the one hand we investigate the modification of the photodetachment cross section when the reaction is produced under a magnetic field. On the other hand we consider the amplification of the photon flux inside the interaction region using light storage with optical cavities. The results obtained pave the way towards new prospects for the fundamental studies and the technical applications affiliated with negative ions.

Les transformateurs piézoélectriques présentent de nombreux intérêts en électronique de puissance par rapport aux transformateurs magnétiques : gains en tension élevé, forte densité de puissance, compacité, rendements élevés, forte isolation galvanique et faibles rayonnement électromagnétiques. Toutefois, les structures classiques sont basées sur la génération d’une onde stationnaire qui limite le nombre d’électrodes et de tensions disponibles en sortie. Dans cette thèse, nous proposons une nouvelle topologie de transformateur piézoélectrique qui utilise une onde progressive au lieu d’une onde stationnaire. Avec cette solution, il est possible d’obtenir un système polyphasé de tensions en sortie du transformateur ce qui rend possible plusieurs types de conversion (DC-DC, DC-AC à fréquence variable).Dans un premier temps, nous avons développé un nouveau modèle analytique permettant de décrire le comportement du transformateur à partir de ses dimensions et des propriétés du matériau. Différents prototypes ont été développés pour valider le concept du transformateur et des séries de mesures ont permis de valider le modèle. Concernant les performances, un transformateur cylindrique basé sur une onde de volume a pu fournir un système quadriphasé avec une puissance maximale de 6 W et des rendements de 90%.Une autre approche visait à décrire le comportement d’un transformateur déjà réalisé par l’extraction de ses paramètres Y. A partir de cela, une représentation compatible avec les logiciels de simulation de type Spice a permis une simulation précise du transformateur et du convertisseur de puissance associé.Enfin, deux convertisseurs de puissances ont été conçus basés sur ce transformateur à onde progressive. Le premier est un convertisseur DC-DC basé sur un redresseur polyphasé pour l’alimentation de drivers isolés. Les différentes tensions disponibles à la sortie permettent l’alimentation de plusieurs drivers avec un seul transformateur. Le second convertisseur est un convertisseur DC-AC basé sur le principe d’un cycloconvertisseur. La recombinaison des phases à la sortie permet d’obtenir un signal AC. / Piezoelectric transformers propose several advantages over magnetic ones for power conversion : high voltage gain, compactness, high power density, high efficiency due to their high quality factor, strong galvanic isolation and low electro-magnetic emissions. However, in general, they are based on the generation of a standing wave that limits the number of electrodes at the surface of the transformer. In this PhD, we propose the use of a traveling wave instead of a standing wave. With this solution, it is possible to obtain a multi-phase system of voltages at the output which makes it suitable for different types of conversion (DC-DC, DC-AC with variable frequency).During this work, we developed a new analytical modelling of the transformer that describes its electrical behavior based on geometry and material properties. Different prototypes of TWPT were conceived to validate the concept and on which we perform measurements to validate the analytical modelling. Among them, cylinder-type TWTP based on longitudinal waves outputs a four-phase system with an output power of 6 W and efficiencies as high as 90%.A second approach developed consisted in the modelling of an already made transformer based on the experimental extraction of admittance parameters and its representation for simulation in Spice-type software. This approach allows for precise simulation of the transformer and the associated power converters.Finally, we designed two power converters based on this traveling wave piezoelectric transformers. The first one is a DC-DC converter that is based on a polyphase rectifier for isolated gate-drive power supply. The several phases available at the output allows for the generation of the supply for numerous drivers. The second one is a DC-AC converter similar to a matrix converter. The combination of the phases at the output of the TWPT allows for generation an AC signal at any frequency.

Les matériaux à électrons fortement corrélés comptent parmi les systèmes les plus intrigants en raison de la richesse de leurs propriétés remarquables découvertes au cours de ces dernières décen nies telles que la supraconductivité haute Tc, la magnétorésistance colossale ou les conducteurs organiques. Lors de cette thèse, deux types de matériaux fortement corrélés récents ont été étudiés la quadruple pérovskite EuCu3fe4O12 et les conducteurs organiques type {Au(Et-thiazdt)2]. Le premier système présente une transition métal isolant à basse température (240K) tandis que le second transite isolant de MoU - métal sous pression. Grâce à des mesures de microspectroscopie infrarouge en conditions extrêmes, nous avons pu sonder l’électrodynamique de basse énergie de ces composés. Des calculs ab-initio de structure électronique nous ont alors permis de comprendre les mécanismes à l’origine des observations et de mieux connaître le rôle des corrélations électroniques. / Materials with strongly correlated electrons belong to the most intriguing systems in condensed matter physics due to their great variety of properties discovered during the last decades such as high temperature superconductivity, molecular conductors and colossal magnetoresistance. During this thesis, two types of strongly correlated materials have been studied: the quadruple perovskite EuCu3fe4Oi2 and the molecular conductors [Au(Et-thiazdt)2J. EuCu3Fe4Oi2 undergoes a metal to insulator transition at low temperature (240K), and [Au(Et-thiazdt)2J goes from a Mott insulator to a correlated metal state under high pressure. Infrared microspectroscopy measurements allowed us to probe the low energy electrodynamic of these systems. Ab-initio calculations were also used to understand the mechanisms of the transitions and the role of electronic correlations in the material.

Introduction :Les cigarettes électroniques (e-cigarettes) aérosolisent un liquide (i.e. “eliquide”) composé de propylène glycol et de glycérol, d'arômes et le plus souvent de nicotine. Cet aérosol hygroscopique et hyperosmolaire se dépose dans les petites voies aériennes. A haute température, le propylène glycol et le glycérol peuvent subir une combustion partielle au lieu d'une vaporisation pure, ce qui conduit à la production de dérivés carbonylés. Ces derniers produits ont une toxicité cardiorespiratoire bien documentée. On ignore si ce dépôt d’aérosol au niveau pulmonaire peut déclencher une inflammation pulmonaire et perturber les échanges gazeux alvéolaires. On ignore également si la transition de cet aérosol des poumons vers la circulation sanguine induit des altérations micro- et macro-vasculaires. Par ailleurs, comme le propylène glycol et le glycérol sont de petites molécules hydrophiles qui traversent rapidement l'épithélium pulmonaire, l'arrêt à court terme du vapotage chez les utilisateurs réguliers pourrait éliminer ce dépôt pulmonaire et inverser la toxicité cardio-respiratoire potentiellement induite par le vapotage.Méthodes: Nous avons évalué les effets aigus du vapotage à haute puissance du propylène glycol et du glycérol avec et sans nicotine et leurs réversibilités sur différents marqueurs des fonctions cardiovasculaires et respiratoires (fonction microcirculatoire dépendante et indépendante de l'endothélium, paramètres hémodynamiques, rigidité artérielle, stress oxydatif, pressions partielles transcutanées en oxygène, épreuves fonctionnelles respiratoires et marqueurs sériques et urinaires de l’inflammation pulmonaire). Ces paramètres ont été investigués chez 25 jeunes fumeurs occasionnels (groupe des fumeurs sains) et chez 30 utilisateurs intensifs d’e-cigarettes (groupe des vapoteurs) dans deux études randomisées simple-aveugles et croisées. Les effets aigus du vapotage sans nicotine ont également été évalués chez 24 patients avec un lourd passé tabagique, suspects d’une maladie coronarienne (groupe des fumeurs malades), sur les pressions partielles transcutanées en oxygène, l'oxymétrie de pouls et la pression partielle artérielle en oxygène dans une étude ouverte parallèle et randomisée. Nous avons, par ailleurs, démontré dans deux enquêtes en ligne que l’exposition à l’e-cigarette utilisée dans nos études était comparable à celle pratiquée dans la communauté des vapoteurs utilisant un équipement de dernière génération.Résultats et conclusions :Au niveau cardiovasculaire, nos données ont montré que le vapotage sans nicotine n’a pas modifié les paramètres testés dans les trois populations investiguées. En revanche, le vapotage nicotiné a perturbé la fonction microcirculatoire dépendante de l’endothélium et a augmenté la pression artérielle, la fréquence cardiaque, la rigidité artérielle et le stress oxydatif. Dans le groupe des vapoteurs, un bref arrêt duvapotage nicotiné a diminué la fréquence cardiaque de base. Vingt pour cent des utilisateurs en Belgique vapotent sans nicotine lorsqu'ils se sèvrent du tabac, cela pourrait réduire leur risque cardiovasculaire par rapport à la poursuite du vapotage nicotiné ou du tabagisme. Au niveau respiratoire, tant chez les fumeurs que chez les vapoteurs, le vapotage à haute puissance, indépendamment de la nicotine, a induit des lésions épithéliales des petites voies aériennes et une diminution des pressions partielles transcutanées en oxygène, sans dysfonction endothéliale micro et macro-circulatoires concomitantes. Ces conditions de vapotages intenses ont également provoqué une diminution de la pression partielle artérielle en oxygène chez les fumeurs malades, vraisemblablement en raison de perturbations des échanges gazeux pulmonaires. Les chutes et les remontées quotidiennes répétées de pression partielle artérielle en oxygène au cours de périodes prolongées de vapotage pourraient être comparées à une forme d'hypoxie intermittente, comme on l’observe dans le syndrome d'apnées obstructives du sommeil. L'hypoxie intermittente a un rôle causal dans la pathogenèse de nombreuses maladies cardiovasculaires. D'autres études seront nécessaires pour identifier les conséquences potentielles à long terme de l'utilisation de l’e-cigarette sur la pathogenèse des maladies cardiorespiratoires. Les e-cigarettes à haute puissance, avec ou sans nicotine, devraient être utilisées avec prudence chez les patients présentant des facteurs de risque cardiovasculaire jusqu'à ce que de nouvelles données sur leur toxicité cardiorespiratoire à long terme soient disponibles. / Doctorat en Sciences médicales (Médecine) / La date de défense est le 19/10/2020 (cfr Conditions COVID - non réception du mail d'invitation au dépôt de thèse en ligne - Accord de Madame Catherine Leclercq) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les transistors organiques à effet de champ (OFETs) dans lesquels le transport des charges se fait à travers un film mince de molécules organiques représentent une transformation de la technologie des transistors à effet de champ au regard de la technologie au silicium. Ils permettent notamment d’envisager le développement d’une électronique flexible à bas coût. Ce travail porte sur la synthèse, l’étude et l’utilisation en tant que couche active dans des OFETs de type n de couples d’isomères para- et méta-indacénodithiophènes (para- et méta-IDT) appauvris en électrons inédits. Une introduction aux OFETs de type n est tout d’abord présentée. Elle est suivie par la présentation de la synthèse des dérivés IDT et de l’analyse comparée de leurs propriétés physico-chimiques. La fabrication des OFETs, leur caractérisation et l’optimisation de leur architecture est enfin décrite, leurs performances montrant l’intérêt des IDTs pour les OFETs de type n. Différentes fonctionnalisations menant à des IDTs d’architecture 3π-2spiro sont également synthétisées afin d’étudier les propriétés intrinsèques de ces dérivés π-conjugués et d’envisager leur incorporation comme matrice hôte dans des diodes électrophosphorescentes organiques. / Organic Field Effect Transistors (OFETs), in which the charge transport is carried through a thin film made of organic molecules represent a transformation of the FET technology regarding that based on Silicon. They offer in particular the possibility to manufacture low cost flexible electronics. This work is focused on the synthesis, the study and the use as active layer in n-type OFETs of novel, electron poor, couples of para- and meta-indacenodithiophenes isomers (para- and meta-IDT). First of all, an introduction to the field of n-type OFETs is presented, followed by the presentation of the synthesis of the IDT derivatives and the comparative analysis of their properties. Finally, the fabrication of the OFETs, their characterization and the optimization of their architecture is described. The performances recorded attest that these derivatives are of great interest for the n-type OFETs. Different 3π-2spiro IDT derivatives are also presented in order to study the IDTs intrinsic properties and to envisage their incorporation as host in phosphorescent organic light-emitting diodes.

L'objectif de cette thèse est la mise en place et l'étude d'un transfert d'énergie électronique réversible (REET), à la suite d’une excitation lumineuse, entre des sous-composants moléculaires au sein d’architectures nanométriques de type rotaxane. Dans un système bichromophorique, lorsque les états excités du chromophore les plus bas sont quasi-isoénergétiques et que la cinétique du transfert interchromophore est rapide, le REET peut être instillé en modifiant les propriétés de l'état excité. Des dérivés du pyrène et du tris(bipyridine)ruthénium(II) ont été choisis comme chromophores appariés. La formation de rotaxane a été catalysée par du cuivre (réactions de Huisgen et Cadiot-Chodkiewicz) au sein d’un macrocycle doté de pyrène, couplant des demi-fils moléculaires comprenant des groupements terminaux volumineux - dont Ru(bpy)32+. Des durées de vie de luminescence prolongée (jusqu'à 14 μs), comparées au parent Ru(bpy)32+, indiquent que des processus de transfert d'énergie électroniques réversibles ont été établis dans une série de rotaxanes de structure variable, sont étudiés par spectroscopies stationnaire et résolue dans le temps. / The focus of this thesis is the establishment and study of reversible electronic energy transfer (REET), following light excitation, between molecular subcomponents within ring-on-thread rotaxane nanometric architectures. When the lowest-lying chromophore excited states are quasi-isoenergetic and kinetics of interchromophore transfer are rapid, REET can be instilled - changing excited-state properties. Pyrene and ruthenium(II) tris(bipyridine) derivatives were chosen as matched chromophores. Rotaxane formation was based on active template copper catalysis (Huisgen and Cadiot-Chodkiewicz reactions) within a pyrene-decorated macrocycle, coupling half threads comprising bulky stopper groups - one of which being Ru(bpy)32+. Prolonged luminescence lifetimes (up to 14 μs), compared to parent Ru(bpy)32+, indicated that reversible electronic energy transfer processes were instilled in a series of rotaxanes of varying structure, which were studied by state-state and time-resolved spectroscopies.

La demande énergétique de l’humanité augmente rapidement et ne montre aucun signe de ralentissement. Parallèlement à cette problématique, l'utilisation abusive de combustibles fossiles est l'une des principales causes d'augmentation de la concentration de CO₂ dans l'atmosphère. Ces problèmes doivent être résolus en termes de limitation des émissions de CO₂ et de recherche de sources d'énergie renouvelables pour remplacer les combustibles fossiles. De nos jours, l’énergie solaire est l’une des sources d’énergie renouvelables les plus efficaces. La conversion de l'énergie de la lumière solaire en électricité dans le photovoltaïque ou en énergie chimique par le biais de processus photocatalytiques implique invariablement un transfert d'énergie photo-induit et un transfert d'électrons. Dans ce contexte, l'objectif de la thèse est d'étudier les processus photo-induits dans les photosystèmes moléculaires utilisant la photolyse par flash laser. Le premier thème de cette thèse porte sur l’étude du transfert monoélectronique dans des systèmes de dyades donneur-accepteur en vue d’optimiser l’efficacité de la séparation des charges et de son application dans la cellule solaire organique photovoltaïque. Le deuxième thème de cette thèse porte sur l’étude de deux systèmes modèles de photosynthèse artificielle étudiés pour la possibilité d’une accumulation de charge par étapes. Ensuite, différents systèmes photocatalytiques, développés pour la photoréduction du CO₂, ont été étudiés. La compréhension des processus photo-induits devraient permettre l’amélioration de l'efficacité de la réduction du CO₂ dans les systèmes photocatalytiques pratiques. / The energy demand of humanity is increasing rapidly, and shows no signs of slowing. Alongside this issue, abuse using fossil fuels is one of the main reasons which leads to an increase in atmospheric CO₂ concentration. These problems have to be solved in terms of both limiting CO₂ emission and finding renewable energy sources to replace fossil fuels. Nowadays, solar energy appears as one of the most effective renewable energy sources. Conversion of solar light energy to electricity in photovoltaics or to chemical energy through photocatalytic processes invariably involves photoinduced energy transfer and electron transfer. In this context, the aim of the thesis focuses on studying photoinduced processes in molecular photosystems using laser flash photolysis. The first theme of this thesis focus on studying single electron transfer in Donor-Acceptor Dyad systems towards optimization efficiency of charge separation and application in the photovoltaic organic solar cell. In the second theme of this thesis, two model systems of artificial photosynthesis were investigated to assess the possibility of stepwise charge accumulation on model molecules. A fairly good global yield of approximately 9% for the two charge accumulation on MV²⁺ molecule was achieved. Then, different photocatalytic systems, which have developed for CO₂ reduction, were studied. Understanding of the photoinduced processes is an important step toward improving the efficiency of reduction of CO₂ in practical photocatalytic systems.