No description available.

No description available.

This thesis is concerned with the synthesis, characterisation and electropolymerisation of two species of functionalised heterocyclic compounds: a) thiophene and pyrrole monomeric systems b) thiophene, pyrrole and furan mixed trimeric systems. There are many motivations for introducing group substituents to conducting polymer systems e.g. plastic electronics such as new types of "smart" field effect transistors (FET) or modulation of LED emission frequency and sensors such as bio- or enzyme crown ether ion -sensors or even DNA detectors. The consequences of this usually result in poor electrical conductivity and/or physical properties of the materials. In this work we have sought to find routes to functionalised conducting polymer materials with good physical and electrical properties using two strategies (approaches): a) copolymerisation of functionalised monomers with unsubstituted compounds b) polymerisation of monosubstituted trimeric systems As a consequence thiophene and pyrrole <I>monomeric systems</I> were substituted with carbonyl and nitrile groups and characterised by cyclic voltammetry. These functionalised monomeric compounds underwent electrochemical homo- and/or copolymerisation. The resultant polymer films were analysed by absorbance/reflectance FT-IR and X-ray photoelectron spectroscopies. We have focused particularly on <I>trimeric systems</I> constructed from pyrrole, thiophene and furan units in which only the central ring bears functionality. Importantly our approach to the synthesis of these systems is based on a generic route involving ring closure reactions of substituted 1,4 diketones. Novel "2.5-Di(2-thienyl)" based trimeric systems, substituted at the β-position of the central ring, were synthesised. Electrochemical homopolymerisation of these single functionalised trimeric compounds gave fixed ratio copolymers, which are expected to exhibit high electrical conductivity. Particular interest was devoted to the electropolymerised poly-2, 5-Di-(2-thienyl)-3-pyrrole-valeric acid to investigate the bioelectrochemical interaction with the redox enzyme cyctochrome c. In every case useful data was provided, by analysing both, homo- and copolymer films, using a combination of spectroscopic techniques, including absorbance/reflectance FT-IR or X-ray photoelectron spectroscopy.

La structuration et la fonctionnalisation de réseaux de fibres optiques ont été utilisées afin de réaliser différents capteurs électrochimiques et luminescents. Ce type de support permet de concevoir des capteurs capables de détecter à distance dans un milieu confiné, difficilement accessible ou dangereux. Deux capteurs pour la détection du mercure cationique (Hg2+) sont décrits dans cette thèse. Le premier utilise un dérivé de la rhodamine, qui est lié de façon covalente à la surface en verre du réseau, par silanisation. Le signal fluorescent de cette sonde est augmenté en présence de mercure ce qui permet de le quantifier. Le second capteur combine l’électrochimie sur ces réseaux de fibres optiques, grâce à une fine couche conductrice déposée à sa surface. Le réseau est ensuite modifié avec un complexe de Ruthénium(II), qui peut être électropolymérisé par l’intermédiaire de la fonction cyclopentadithiophène (CPDT). La détection du mercure est alors réalisée par électrochimiluminescence (ECL), qui est collectée à distance, grâce aux propriétés électro-modulables du film polymère. Les réseaux de fibres optiques nanostructurés ont également été utilisés pour la réalisation d’une sonde SECM, présentant un réseau dense de nanoélectrodes collectives. La réalisation d’un tel outil utilise le positionnement basé sur les forces de cisaillement et peut être utilisé pour la structuration de surfaces conductrices ou isolantes par SECM. / The structuration and the functionalisation of optical fiber bundles have been used to design different optical and electrochemical sensors. The use of these tools allows the realisation of sensors for remote detection in a confined environment, which may be dangerous or not easily accessible. Two sensors for the detection of inorganic mercury (Hg2+) are described in this thesis. The first sensor uses a rhodamine derivative, which is covalently functionalized on the surface of the glass optical fibers by silanisation. The fluorescent signal of this probe increases in presence of mercury, which allows its quantification. The second sensor uses the combination of electrochemistry on the optical fiber bundle, thanks to a thin conductive layer deposited on its surface. The bundle is then modified by electropolymerisation of a Ruthenium (II) complex through the cyclopentadithiophene (CPDT) moiety. The detection of mercury is then realised by elecrogenerated chemiluminescence (ECL), which is collected through the optical fiber bundle, thanks to the optical properties of the polymer film. The nanostructured array of optical fibers has also been used to create a new SECM probe composed of a dense nanoelectrode array. Such a tool is obtained through Shearforce positioning and can be used for the structuration of conductive or insulating surfaces by SECM.

Le travail rapporté dans ce mémoire de thèse concerne la synthèse et la caractérisation de nouveaux semi-conducteurs organiques basés sur un coeur bithiophène. Ce travail s'inscrit dans le prolongement de précédents travaux réalisés au laboratoire portant sur des dérivés du type distyryl-oligothiophènes. Au cours de ce travail, plusieurs voies de synthèse ont été développées afin de fonctionnaliser un coeur bithiophène, rigide ou non, avec différents groupements fonctionnels, principalement pour trois types d'applications : (i) la réalisation de transistors à base de couche mince organique (OFETs), (ii) l'élaboration de cellules solaires à partir de composés push-pull et (iii) le développement de capteurs. Le premier chapitre est consacré à la fonctionnalisation du benzo-[2,1-b:3,4-b']dithiophène-4,5-dione soit par des groupements mésogéniques soit par des motifs aminostyryles. L'objectif est la possibilité de préparer des OFETs par la voie liquide et de tirer profit des propriétés cristal liquide pour améliorer les performances électriques. Les propriétés cristal liquides ont été décrites, et les transistors réalisés. Malheureusement aucune mobilité de porteur de charge n'a pu être enregistrée. Dans un deuxième temps, des modifications structurales ont été apportées sur certaine des structures synthétisées afin d'améliorer les propriétés recherchées. Toutefois, au moment de la rédaction de ce manuscrit, les OFETs n'étaient pas réalisés. Dans le deuxième chapitre, de nouvelles molécules push-pull de type cruciformes ont été synthétisées dans le but d'évaluer leurs performances en tant que composés organiques actifs dans des dispositifs photovoltaïques. / The work reported herein concerns the synthesis and the characterization of new organic semiconductors built around the bithiophene core. It was relied on an extended work carried out previously in our laboratory on distyryloligothiophene derivatives. The main part of this work was dedicated to develop new functionalized organic semi-conductors with the aim to improve their properties for optoelectronic applications, mainly for: i) the realization of transistors with organic thin layer (OFETs), ii) the elaboration of solar cells from push-pull derivatives and iii) the development of sensors. The first chapter is devoted to the functionalization of the benzo-[2,1-b:3,4-b ']bithiophene-4,5-dione core either by mesogenic or aminostyryl groups with the purpose to improve, using liquid crystal properties, the microscopic ordering and the electrical performances of the synthetized organic semiconductors as well as their solution processability. Besides the liquid crystal properties characterization showing interesting behavior, the OFET devices have been made from those semiconductors but unfortunately have led to, as unexpected, poor charge transport properties. Some structural modifications have been done in order to optimize the charge transport characteristics nevertheless their electrical characterization still under progress up to now. In a second part, some push-pull derivatives, having a cruciform-like structure, have been synthetized and characterized in order to use them as an active organic layer in photovoltaic devices. Their optoelectronic properties have been evaluated and reported.

Ce travail de thèse a porté sur le développement de réseaux de micro- et nanocapteurs opto-électrochimiques pour la bioanalyse. Ils répondent à la demande grandissante dans le domaine de la recherche et du diagnostic pour des outils permettant de réaliser de multiples analyses simultanément avec des échantillons de faibles volumes. Ces nouvelles biopuces de haute densité sont fabriquées à partir de faisceaux cohérents de fibres optiques. Une des deux faces est micro- ou nanostructurée par une attaque chimique, puis fonctionnalisée avec une sonde biologique. La première biopuce est un réseau de nanocapteurs fluorescents à ADN où les sondes ont été immobilisées grâce aux propriétés d’électropolymérisation du pyrrole. La lecture est réalisée à distance au travers du faisceau d’imagerie. En combinant la technique d’immobilisation avec des microleviers électrochimiques, plusieurs sondes différentes ont pu être adressées sur le même réseau nanostructuré. La seconde biopuce permet d’effectuer des immunodosages multiplexés en utilisant l’imagerie électrochimiluminescente résolue à l’échelle d’une microsphère. Le développement de cette technique permet de combiner les avantages de l’électrochimiluminescence avec des immunodosages multiplexés. L’élaboration de ces réseaux allie différentes techniques physico-chimiques, notamment électrochimiques, pour obtenir des biopuces avec un fort potentiel, grâce à une densité et un degré de multiplexage importants. / This work presents the development of optoelectrochemical micro- and nanosensor arrays for bioanalytical applications. These platforms respond to the growing need in research and diagnostic for tools allowing multiple and simultaneous analysis in small-volume samples. These new high density biochips are made from coherent optical fiber bundles: one face is micro- or nanostructured by chemical etching and then functionnalized with biological probes. The first biochip is a fluorescent DNA nanosensor array where probes have been immobilized by electrodeposition of a polypyrrole thin film. The detection of the hybridization is remotely performed through the imaging fiber. Different probes were succesfully addressed onto the same nanostructured array thanks to electrochemical cantilevers. The second biochip allows multiplexed sandwich immunoassays using electrochimiluminescent imaging resolved at the single bead level. In particular, the development of this new readout mechanism allows extending electrochemiluminescent detection for multiplexed immunoassays. Design and implementations of both platforms take advantages of different physical and chemical techniques, especially electrochemical, to obtain biochips with a great potential through high density and high multiplexing level.