Les semiconducteurs organiques (OSC) tels que les composés organiques photovoltaïques (OPVs), les diodes électroluminescentes organiques (OLEDs) ou encore les transistors organiques à effet de champ (OFETs) constituent un domaine de recherche très attractif en raison de leur potentiel en tant que couches actives dans les dispositifs optoélectroniques. Les composés aromatiques polycycliques ainsi que les hétéroaromatiques sont considérés comme des matériaux prometteurs pour les OSC en raison de leurs conductivités électriques potentielles, de leurs propriétés optiques ainsi que de leurs assemblages géométriques. Ces deux systèmes et leurs propriétés photophysiques ont été étudiés dans les trois chapitres de cette thèse. Dans le premier chapitre, une étude sur un ensemble d'acènes linéaires, angulaires et condensés consistant en des liens hétéroatomes avec des agrégations uniques a été décrite et analysée. Les hétéroacènes N-fusionnés angulaires et π-étendus sont la classe principale étudiée dans le deuxième chapitre. Leurs synthèses sont basées sur la réaction de couplage de Suzuki-Miyaura et la réaction de Cadogan. Outre les acènes et les hétéroacènes N-fusionnés, les N-hétéroaromatiques ont fait l'objet d'une attention particulière dans le domaine de matériaux. L'un d'entre eux est la classe des quinazolines utilisées comme partie acceptrice d'électrons dans les structures push-pull pour le transfert de charge intramoléculaire (TCI). L'étude des relations entre les structures dérivées du motif quinazoline de type donneur d'électron-accepteur-donneur (D-A-D) et leurs propriétés de photoluminescence est le principal travail mentionné dans le troisième chapitre. / Organic semiconductors (OSCs) are a highly attractive research field due to their potentials as active layers in optoelectronic devices such as organic field-effect transistors (OFETs), organic photovoltaic (OPVs) and organic light emitting diodes (OLEDs). Polycyclic aromatic compounds as well as heteroaromatics are considered as promising materials for OSCs due to their semi conductivity properties, optical properties and geometric structures. The mentioned systems and their photophysical properties were investigated in three chapters of my thesis. In the first chapter, a study on a set of linear, angular and condensed acenes consisting of heteroatom linkages with unique aggregations was described and analyzed. The angular and π-extended N-fused heteroacenes are the main class studied in the second chapter. Their synthesis is based on the Suzuki-Miyaura coupling and the Cadogan reactions. Besides acenes and N-fused heteroacenes, N-heteroaromatics have gained attention in material area. One of them is the quinazoline class that is known as an electron withdrawing unit in push-pull structures for intramolecular charge transfer (ICT). The investigation of the relationships between the electron donor-acceptor-donor (D-A-D) quinazoline-based structures and their photoluminescence properties is the main work mentioned in the third chapter.

La miniaturisation toujours plus poussée des composants électroniques a atteint une limite en arrivant à l’échelle atomique. Afin de fabriquer des circuits à cette échelle, il est nécessaire de intéresser aux plus petits composants pouvant être intégrés : les molécules individuelles et les groupes d’atomes. Dans cette optique, les molécules de 1,4-bis(pyridin-4-ylethynyl) benzène (BPEB), Dibenzo[a,h]thianthrene (DBTH), de Bis{82,92,152,162,222,232- hexa-(2,4,6-trifluorophenoxy)[g,l,q]-5,10,15,20-tetraazaporphyrino)}[b,e]-benzene (H4Pc2) ont été conçues, synthétisées et caractérisées afin d’en étudier le transport de charges et les changements induits proche de la surface. Des techniques de SPM, tels que le STM, le nc-AFM et l’usage conjoint de l’AFM avec le STM ont été mises en pratique pour analyser les molécules reposant intégralement ou partiellement sur un substrat. L’interprétation des résultats expérimentaux a été faite au moyen de calculs de DFT. De plus, l’autoassemblage en solution de nouvelles mono-phthalocyanines métalliques fluorées, MPc (M= Mg2+, 2H+, Co2+) a été étudié.Tout d’abord, les mesures de conductance mirent en évidence, lors d’expériences de manipulation de fils moléculaires (BEPB), les changements de conformation associés aux transport des électrons à travers les molécules. De plus, le mouvement dit de “retournement papillon” (anglais: butterfly flapping) ayant lieu dans la classe des thianthrènes fut bloqué à basse température grâce à l’interaction avec le substrat. Ce blocage a permit de conduire la première étude stéréochimique de dérivés de thianthrènes chiraux (DBTH). Les analyses STM du DBTH ont montrées que le passage entre deux configurations de DBTH est reproductible et non-destructif. Par ailleurs, le nc-AFM utilisé à résolution sub-moléculaire a constitué un outils important pour réaliser une caractérisation complète et distinguer entre les différents isomères de configuration et de constitution déposés sur une surface. D’autre part, la structure moléculaire de la phthalocyanine binucléaire (H4Pc2) a été confirmée en utilisant un STM en mode “courant constant” et un AFM en mode “fréquence constante”. Ces résultats jettent les bases d’une prochaine étude de transport (travail en cours). En outre, l’étude de l’agrégation dans les molécules de MPc mit en évidence le rôle important de la capacité de coordination de l’atome central de la cavité Pc sur la formation d’agrégat. Finalement, des mesures électrochimiques ont démontrées que l’agrégation moléculaire peut bloquer le nature active de l’atome Co2+. Dans ce travail, il a été clairement montré que le SPM est une technique adéquate pour étudier les changements de conformations et de configurations associés aux courant tunnel d’électrons à travers des molécules, qu’elles soient planaire ou pas. Les études d’agrégation des interrupteurs magnétiques ont permis de mieux comprendre l’organisation supramoléculaire. Cette organisation est un point crucial pour le développement de futurs circuits basés sur une fabrication “bottom-up”. / The demand of downscaling of technology will reach its limit at the atomic length scale. This claim creates the necessity of investigating the smallest components suitable to become devices, single molecules or group of atoms. Therefore, 1,4-bis(pyridin-4-ylethynyl) benzene (BPEB), Dibenzo[a,h]thianthrene (DBTH) and Bis{82,92,152,162,222,232-hexa-(2,4,6-trifluorophenoxy)[g,l,q]-5,10,15,20-tetraazaporphyrino)}[b,e]-benzene (H4Pc2) have been designed, synthesized and characterized to investigate transport of charge through molecules and surface confined molecular switching. Scanning Probe Microscopy (SPM), such as STM, nc-AFM and combined STM/AFM were used to study the molecules on near-surface conditions. Density Functional Theory (DFT) calculations were used to interpret the experimental results. Moreover, the self-assembly of new fluorinated metalo mono-phthalocyanines, MPc (M= Mg2+, 2H+, Co2+) was investigated in solution.Firstly, conductance experiments performed while a molecular wire (BPEB) was being lifted up from a surface revealed the conformational changes associated to the transport of electrons through molecules. Secondly, the “butterfly” flapping motion in the class of the thianthrenes was blocked due to the interaction with a surface at low temperature. This block leads to the first stereochemical study of a quiral thianthere derivative (DBTH). The STM experiments on DBTH revealed a reproducible and non-destructive switching between two surface confined configurations of DBTH. In addition, nc-AFM with submolecular resolution has been proved to be a powerful tool for the full characterization and distinction of configurational and constitutional isomers on surfaces. Thirdly, the molecular structure of a binuclear phthalocyanine (H4Pc2) was confirmed through constant current STM and constant high _f AFM experiments. These results set the state of future spintronic transport experiments (ongoing work). On the other hand, the aggregation studies on MPc revealed that the coordination character of the central atom of the Pc cavity has an important effect on the formation of aggregates. Additionally, electrochemical experiments demonstrated that molecular aggregations can lead to the quenching of the electrochemical-active nature of a Co2+ atom.Herein it has been demonstrated that SPM are suitable techniques to study the conformational and configurational changes associated with the tunneling of electrons through planar and non-planar molecules in real space. Aggregation studies of magnetic switches were carried out to better understand the supramolecular organization under near surface conditions, a key point for the design of future devices based on the bottom up approach.

The term aggregation refers to overdispersion and both are used interchangeably in this thesis. In addressing the problem of prevalence of infectious parasite species faced by most rural livestock farmers, we model the distribution of faecal egg counts of 15 parasite species (13 internal parasites and 2 ticks) common in sheep and goats. Aggregation and excess zeroes is addressed through the use of generalised linear models. The abundance of each species was modelled using six different distributions: the Poisson, negative binomial (NB), zero-inflated Poisson (ZIP), zero-inflated negative binomial (ZINB), zero-altered Poisson (ZAP) and zero-altered negative binomial (ZANB) and their fit was later compared. Excess zero models (ZIP, ZINB, ZAP and ZANB) were found to be a better fit compared to standard count models (Poisson and negative binomial) in all 15 cases. We further investigated how distributional assumption a↵ects aggregation and zero inflation. Aggregation and zero inflation (measured by the dispersion parameter k and the zero inflation probability) were found to vary greatly with distributional assumption; this in turn changed the fixed-effects structure. Serial autocorrelation between adjacent observations was later taken into account by fitting observation driven time series models to the data. Simultaneously taking into account autocorrelation, overdispersion and zero inflation proved to be successful as zero inflated autoregressive models performed better than zero inflated models in most cases. Apart from contribution to the knowledge of science, predictability of parasite burden will help farmers with effective disease management interventions. Researchers confronted with the task of analysing count data with excess zeroes can use the findings of this illustrative study as a guideline irrespective of their research discipline. Statistical methods from model selection, quantifying of zero inflation through to accounting for serial autocorrelation are described and illustrated. / Statistics / M.Sc. (Statistics)