La cellulose, composé organique le plus courant et polysaccharide le plus abondant sur Terre, est une ressource naturelle très importante. Les initiatives pour remplacer totalement ou partiellement les polymères pétrochimiques conventionnels avec des bio-polymères à base de cellulose ont donc attiré l'intérêt des chercheurs ces dernières décennies, non seulement parce que la cellulose est renouvelable et biodégradable, mais aussi en raison de ses propriétés intéressantes telles que la biocompatibilité et la stabilité chimique. De plus, les propriétés de cellulose peuvent être encore améliorées par des procédés chimiques, des modifications physiques ou en préparant des composites avec des charges fonctionnelles.Les études concernant d'étudier plusieurs aspects fondamentaux comme la dissolution de la cellulose afin de produire des matériaux et le test de nouveaux concepts autour de la modification de surface ou des revêtements, à l'échelle du laboratoire. Nous présentons dans ce manuscrit nos travaux concernant la caractérisation de solutions de cellulose dans deux solvants différents (hydroxyde de sodium aqueux et un liquide ionique) et la préparation de deux nouveaux types de matériaux à base de cellulose (un matériau hybride cellulose-amidon et un composite cellulose-noir de carbone), qui sont tous les deux préparés à partir de ces solutions de cellulose.

Ce travail de thèse porte sur une meilleure compréhension de la croissance de nanoparticules d'oxyde de zinc élaborées à partir d'une approche organométallique. Au cours de ce travail, une analyse de la taille des nanoparticules en utilisant un outil simple basée sur une représentation bidimentionnelle couplée à une analyse statistique multivariée. Elle permet d'extraire la corrélation éventuelle entre la longueur et la largeur des nanoparticules. Cette approche permet de traiter un ensemble de nanoparticules homogène ou hétérogène en taille et en forme. Comparée à l'approche statistique usuelle qui analyse individuellement la distribution de la longueur et celle de la largeur, notre démarche met très facilement en évidence les différents types de nanoparticule et leur anisotropie (ou non). Pour chaque classe de nano-objets considérée, la relation entre la longueur et la largeur, c'est-à-dire les corrélations fortes ou faible entre ces deux paramètres, fourni des informations concernant le(s) mécanisme(s) de nucléation-croissance des nanoparticules. Par exemple, cette approche permet de suivre l'effet sur la taille et la forme de nanoparticules préparées par différents procédés (chimiques ou physique). A partir de différentes images de microscopie électronique extraites de la bibliographie ou de nos travaux de recherche, nous avons démontré l'efficacité et la simplicité de cette approche. De plus, nous avons pu revisiter la synthèse organométallique de nanoparticules de ZnO à la lumière de cette nouvelle méthode de traitement des données. Les nanoparticules anisotropes obtenues par hydrolyse du dicyclohexyl zinc comme précurseur organométallique en présence d'alkyl amine uniquement ont donc été analysées. Le mécanisme de formation a été étudié par analyse systématique des images de microscopie électroniques à transmission et une croissance par attachement orienté a pu être mise en évidence. De plus, nous avons montré que la taille des nanabatonnets d'oxyde de zinc peut être facilement contrôlée en modulant la vitesse d'hydrolyse, le temps de maturation du mélange précurseur organométallique et ligand alkyl amine avant le début de l'hydrolyse, la nature du ligand et la quantité d'eau introduite. Enfin, pendant ce travail, nous avons observé la gélification des milieux réactionnels. L'étude de ce phénomène a permis de développer une approche originale permettant de mettre en forme des matériaux hybride organique-inorganiques. En effet, à partir d'un ensemble d'expériences utilisant la rhéologie, la RMN, la MET, des calculs théoriques, le WAXS ... nous avons pu mettre en évidence une réaction d'oligomérisation entre le précurseur organométallique et les ligands alkyl amine. Cette oligomérisation entre les centres métalliques conduit à la formation de gels, qui peuvent être mise en forme en utilisant des seringues, des tampons ou encore des moules. Des matériaux hybrides d'oxydes métalliques sont ensuite obtenus par hydrolyse du gel. Cette nouvelle approche a été développée pour l'oxyde de zinc puis a été étendue aux oxydes d'étain et de fer. Il s'agit donc d'une approche générale qui ouvre des perspectives intéressantes dans l'utilisation de ces matériaux notamment comme couches sensibles pour des capteurs de gaz. / This work is focused on the better understanding of the formation of zinc oxide anisotropic nanoparticle through an organometallic synthesis. To start on this project, the development of a statistical tool to analyze nanoparticle sizes and shapes was mandatory. A simple 2D plot with a multivariate statistical analysis is proposed in order to extract, in particular, the correlation between length and width in a collection or a mixture of anisotropic particles. Compared to the usual statistics on the length associated to a second and independent statistical analysis of the width, this simple plot easily points out the various types of nanoparticles and their (an)isotropy. For each class of nano-objects, the relationship between width and length (i.e. the strong or weak correlations between these two parameters) may suggest information concerning the nucleation-growth processes. It allows one to follow the effect on the shape and size distribution of physical or chemical processes such as simple ripening. Various electronic microscopy pictures from the literature or from our own syntheses are used as examples to demonstrate the efficiency and simplicity of such an analysis. Furthermore, following the organometallic approach, well defined crystalline zinc oxide nanorods are obtained through the hydrolysis reaction of dicyclohexyl zinc precursor without solvent in presence of primary fatty amine only. Their mechanism of formation is studied through a multivariate analysis of TEM results and an oriented attachment process is demonstrated. Taking advantage of this mechanism, the size of the ZnO nanorods can be easily adjusted tuned by controlling adjusting the hydrolysis rate, the aging time before hydrolysis, the nature of ligand, and/or the amount of water. During such experiments, a gelification of the chemical media are for the first time observed. This is the origin of the last part of our work, which put forward an original approach for outstanding processable and reshapable hybrid materials. Indeed, we unequivocally demonstrate through various complementary experiments (rheology, NMR, TEM, theoretical calculation, WAXS...) the formation of oligomeric structures in a mixture of fatty amine with organometallic compounds. This oligomerization reaction between the metallic centers induces the formation of a gel which can be processed into fibers, stamped patterns or molded pieces. Metal oxide hybrid materials are obtained merely by hydrolysis of the organometallic gel, which are furthermore liquid crystal. This unprecedented route towards easily processable hydrid and metal oxide materials is demonstrated for zinc oxide and extended to other metal oxides such as tin oxide and iron oxide, proving the universality of the method and paving the way, for example, to new sensitive gas sensors layers.

La recherche de nouveaux matériaux en tant que photocatalyseurs en lumière visible pour la dépollution de l’environnement (eaux, atmosphères) est un domaine de recherche très actif et suscite l’intérêt d’une large communauté scientifique en Physique, Chimie et Sciences des matériaux. Des recherches exhaustives sont actuellement menées pour améliorer l’efficacité photocatalytique de certaines classes de matériaux photoactifs connus, et pour développer la synthèse de nouveaux matériaux fonctionnels. Dans ce contexte, les semiconducteurs oxydes photoactifs à base de vanadates de bismuth (BiVO4) possédant une bande électronique au milieu du spectre visible, offrent une sérieuse alternative aux photocatalyseurs classiques efficaces (TiO2, ZnO) dont la photo-excitation requiert uniquement la fraction UV du spectre solaire. Le travail effectué dans le cadre de cette thèse est donc dédié aux matériaux à base BiVO4 sous forme d’architectures mésoporeuses ou d’assemblages hybrides associant des groupes organiques à transfert de charges.Deux contributions majeures ont été développées dont la première portant sur la réalisation expérimentale d’architectures mésoporeuses inédites, fonctionnalisées par des groupes organiques sensibilisateurs et l’étude de leurs propriétés électroniques et optiques en vue d’optimiser leurs efficacités photocatalytiques. La deuxième partie porte sur des simulations numériques de nanostructures hybrides par des approches exploitant la méthode DFT, ab-initio ou des modèles de chimie quantique. Des systèmes modèles ont été construits associant des nanoclusters (NC) et des groupes organiques (GO). Les propriétés électroniques et optiques ainsi que les caractéristiques structurelles et vibrationnelles des systèmes (NC-GO) ont été déterminées et confrontées aux données expérimentales. Les phénomènes de transfert de charges impliqués entre les groupes organiques et la structure inorganique ont été caractérisés ainsi que leur rôle dans l’efficacité des réponses photo-catalytiques des systèmes hybrides. / The search for new materials as photocatalysts invisible light for the depollution of the environment (waters, atmospheres) is a very active field of research and attracts the interest of a large scientific community in Physics, Chemistry and Materials Science. Recent research developpements are conducted to improve the photocatalytic efficiency of certain classes of known photoactive materials, and to develop the synthesis of new functional materials. In this context, photoactive oxide semiconductors based on bismuth vanadate (BiVO4) having an electronic band in the middle of the visible spectrum, offer a serious alternative to efficient conventional photocatalysts (TiO2, ZnO) whose photo-excitation requires only the UV fraction of the solar spectrum.The work done in this thesis is therefore dedicated toBiVO4-based materials in the form of mesoporous architectures or hybrid assemblies associating organic groups with charge transfer processes. Two major contributions have been developed, one of which is the experimental realization of novel mesoporous architectures, functionalized by sensitizing organic groups and the study of their electronic and optical properties in order to optimize their photocatalytic efficiencies. The second part deals with numerical simulations of hybrid nanostructures using approaches as the DFT method, ab-initio or quantum chemistry codes. Model systems have been constructed associating BiVO4nanoclusters (NC) and organic groups (GO). The electronic and optical properties as well as the structural and vibrational characteristics of the systems (NC-GO) were determined and compared with the experimental data. The charge transfer phenomena involved between the organic groups and the inorganic structure were characterized as well as their role in the efficiency of photo-catalytic responses of hybrid systems.

Dans les expériences modélisant la photosynthèse, une bonne dispersion des molécules de chlorophylle est requise. Afin d'obtenir cette bonne dispersion, une solution consiste à les ancrer à un hôte. Dans cette étude, des nouveaux matériaux hybrides sont synthétisés en utilisant des hydrotalcites et un dérivé de la chlorophylle : la chlorophylline. La chlorophylline est incorporée et dispersée dans les hydrotalcites par co-précipitation ou pendant la reconstruction des hydrotalcites. Dans cette thèse est également discuté l'effet d'une irradiation par micro-onde. Dans tous les cas sont obtenus des matériaux stables, où les molécules de chlorophylline sont isolées et liées aux hydrotaltices par des liaisons avec les groupes hydroxy OH. Dans ce travail, de nouveaux matériaux sont synthétisés en utilisant les hydrotalcites et la chlorophylle a. Dans ce cas là, il est mis en valeur que la stabilisation de la chlorophylle a peut dépendre du support, à la fois par la nature et le rapport des métaux constituants les hydrotalcites. Ces matériaux hybrides obtenus (chlorophylle a/hydrotalcites) sont également stables. Ces matériaux ont été testés par lixiviation à l'acétone. Dans tous les cas, les composés lixiviés sont de la chlorophylle a, montrant ainsi que la nature et la composition des molécules sont préservées même après trente jours, bien qu'il soit à noter que dans le cas des hydrotalcites Ni/Al une faible fraction de la chlorophylle est décomposée en phéophytine. Finalement, bien que les hydrotalcites soient des composés relativement simples, ils s'avèrent tout à fait adaptés pour empêcher la dégradation des molécules de chlorophylle. / In experiments modeling photosynthesis, well dispersed chlorophyll molecules are required. A solution could be to anchor them on some host. In this work, new hybrid materials are synthesized using hydrotalcite and a chlorophyll derivative : chlorophyllin. Chlorophyllin is incorporated and dispersed in hydrotalcite through simultaneous precipitation or during hydrotalcite reconstruction. The effect of microwave irradiation on the crystallization step is discussed. In all cases stable materials are obtained, chlorophyllin molecules are isolated and bonded through hydrotalcite OH groups. Also new hybrid materials are synthesized using hydrotalcites and chlorophyll a. The effect of the support composition on chlorophyll a stabilization is discussed. The stability of the adsorbed chlorophyll a is affected by the support nature and the metal ratio of the hydrotalcite. The obtained hybrid compounds (chlorophyll a on hydrotalcite) are stable. Those hybrids were tested in lixiviation with acetone. In all cases, the lixiviated compound was chlorophyll a showing that the composition and nature of the molecule was preserved even after thirty days, although Ni/Al hydrotalcites decomposed a small fraction of the chlorophyll to pheophytin. Hydrotalcites being basic compounds turn out to be an adequate material to avoid degradation of chlorophyll molecules.

Des films du type polyoxométallates-porphyrines ont été synthetisés et sont basés sur des interactions du types covalentes ou électrostatiques. Les films polyoxométallates–porphyrines sont obtenus par électro-oxydation de l’octaéthylporphyrine de zinc (ZnOEP) ou la 5,15-ditolylporphyrine (H2T2P) en présence de différents types of polyoxométallates (POMs) portant deux groupes pyridyles pendants (py-POM-py) Trois type de systèmes py-POM-py ont été utilises : i) un Lindqvist polyoxovanadate fonctionalisé via deux groupes tris-alkoxo , ii) un derive organosilyl fonctionalisé du type Keggin ou Dawson, et iii) des briques du type Dawson [P2W15V3O62]9− fonctionalisée avec des groupements organiques bis-pyridine de géométrie variée via un greffage diolamide). Tous ces films ont été testé pour la génération de photocourant et la photocatalyse de la réduction de métaux (Ag et Pt). Des films électrostatiques POM-porphyrin ont été également préparés par incorporation de polyanion du type Preyssler [NaP5W30O110]14- sur les films de porphyrine polycationic (poly-ZnOEP) électropolymérisés avec des espaceurs viologènes ou bis-viologènes. [NaP5W30O110]14- agit comme relais d’électron entre une porphyrine excitée ZnOEP* et le viologène (ou le bis-viologène) retardant la recombinaison de charge ce qui permet une augmentation du photocourant. Enfin, des nanoparticules POM@NPs (Pt, Au, Ag) ont été introduites en surface de copolymère polycationique à base de bis-porphyrine par métathèse afin d’augmenter l’efficacité de la génération de photocourant. La résonance de plasmon de surface localisée qui se produit à la surface des nanoparticules d'argent a sensiblement améliorée l'excitation électronique de porphyrine. / Polyoxometalates-porphyrin hybrid films were synthesized based on covalent or electrostatic interactions. Copolymeric polyoxometalate–porphyrin films were obtained by the electro-oxidation of zinc octaethylporphyrin (ZnOEP) or 5,15-ditolyl porphyrin (H2T2P) in the presence of a different type of polyoxometalates (POMs) bearing two pyridyl groups (py-POM-py). Three type of py-POM-py have been used: i) a tris-alkoxo functionalized Lindqvist polyoxovanadate, ii) an organosilyl functionalized Keggin-type [PW11Si2O40C26H16N2]3- and Dawson-type [P2W17Si2O62C26H16N2]6-, and iii) a bis-pyridine-substituted organo-polyoxometallic bricks using [P2W15V3O62]9− diolamide-grafting method with various geometries of the pendant group. All are applied for photocurrent generation and photocatalytical recovery of metals (Ag and Pt). Electrostatic POM-porphyrin films were also prepared by incorporated Preyssler type polyanion [NaP5W30O110]14- onto the electropolymerized polycationic porphyrin (poly-ZnOEP) with viologen or bis-viologen as spacers. [NaP5W30O110]14- as an efficient electron shuttle between the excited ZnOEP and viologen (or bis-viologen) which effectively retarded the fast charge pair recombination and enhanced the photocurrent magnitude. Later, we introduced nanoparticles POM@MNPs to a bis-porphyrin copolymer through metathesis reaction to further improve the efficiency of the photocurrent generation in which the localized surface plasmon resonance that occurs at the surface of silver nanoparticles has substantially enhanced the electronic excitation of surface-anchored porphyrin.

Les récents développements dans le domaine du photovoltaïque ont permis l'apparition de cellules utilisant des technologies nouvelles. Parmi elles on trouve les cellules photovoltaïques hybrides, cependant les méthodes de fabrication utilisées actuellement présentent des défauts. Cette thèse a pour but de proposer deux nouvelles approches pour la préparation de cellules photovoltaïques hybrides sous forme d'hétérojonctions en volume d'un oxopolymère de titane et d'un polythiophène. Dans un premier temps la formation de mésostructures vermiculaires dans des couches minces de TiO2 par autoassemblage par évaporation a été étudiée, l'oxopolymère amorphe obtenu a ensuite été cristallisé en conditions douces. Ces résultats ont ensuite été utilisés afin de préparer des matériaux hybrides à partir d'homopolymères de thiophène portant des substituants hexyl et acide, ainsi qu'à partir de copolymères. Des matériaux hybrides ne présentant pas de macroségrégation ont été obtenus pour un polymère portant des fonctions acides et pour les copolymères. Dans un second temps l'électrochimie du ferrocène et du cuivre ont été étudiés dans des films de TiO2 mésostructuré et mésoporeux, puis deux dérivés thiophène : le mot et l'edot ont été électropolymérisés dans ces structures. Des cellules photovoltaïques ont été préparées en utilisant ces matériaux hybrides et caractérisées par des mesures de la courbe I/E ainsi que par l'étude du rendement quantique externe, des facteurs de forme et des rendements ont été calculés. En conclusion, deux nouvelles approches de synthèse de matériaux hybrides ont été proposées et menées à bien les propriétés photovoltaïques et ces matériaux ont été mesurées. / Recent advances in the field of photovoltaics have led to the emergence of new solar cell technologies. Among them can be found the hybrid solar cells, unfortunately the way such cells are built is still a source of problems. The aim of this phd is to develop two new approaches in the synthesis of hybrid materials as bulk heterojunctions. In first place the titanium dioxide component vas prepared by sol-gel process and its mesostructure was studied, low temperature crystallization was also investigated. Those results were used in order to prepare hybrid materials from preformed polymers. The behavior of polythiophènes with hexyl and carboxylic acid functions were used as well as copolymers bearing both functions. Hybrids without macrosegregations phenomena were obtained using acid bearing homopolymers as well as copolymers. The second approach was about investigating the electrochemical behavior of ferrocene and copper ions inside the mesoporosity, this first study was followed by a study of the electropolymerization of mot and edot inside the porosity in order to prepare hybrid materials. The obtained hybrids were studied in solar cells by measuring the I/V curve as well as the external quantum efficiency, fill factors and efficiencies were also obtained. To conclude, both approaches leaded to hybrid materials with measurable photovoltaic properties.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Dix molécules organiques modèles simulant les fonctions chimiques des superplastifiants utilisés dans la formulation des bétons ont été intercalées dans les hydrates cimentiers lamellaires conduisant à la formation de phases AFm hybrides. Les interfaces entre les deux sous-réseaux organiques et inorganiques de ces composés hybrides ont été étudiées afin de caractériser les interactions entre hydrates cimentiers et adjuvants organiques lors de la prise du béton. Les affinités de ces molécules vis-à-vis du feuillet minéral ont pu être comparées et il en ressort les deux séries suivantes : -PO32- > -SO3- > -CO2- pour les parties hydrophiles et C7-R > Φ-R > C5-R > C2-R pour les parties hydrophobes. L’interface organique-inorganique i.e. le mode d’accrochage et l’orientation de la molécule organique au sein de l’espace interlamellaire ont principalement été caractérisés par DRX sur poudre et spectroscopie infrarouge. Différents modes de connexion ont pu être identifiés par intercalation et par greffage. Les molécules organiques examinées sont ainsi orientées soit perpendiculairement, soit parallèlement aux feuillets associés à différents mode d’accroche. Différents taux d’hydratation de ces hydrants hybrides ont ensuite été identifiés et un travail de résolution structurale sur la phase insérant l’anion C6H5SO3- a permis de préciser l’organisation structurale de l’espace interlamellaire. Finalement, une étude sur l’intercalation de quelques superplastifiants commerciaux a mis en évidence un phénomène d’exfoliation de ces hydrates lamellaires. L’étude préalablement réalisée sur des molécules modèles permet alors de mieux comprendre les interactions se produisant au sein du milieu complexe que constitue un béton frais. / Ten organic molecules models simulating the chemical functions of superplasticizers used in concretes formulation were intercalated into lamellar cement hydrates to synthesize hybrid AFm phases. The interfaces between the organic and inorganic networks of these hybrid compounds have been studied to characterize the interactions between cementitious hydrates and organic additives in concrete. The affinities of these molecules toward the mineral layers have been compared and display the following tendencies : -PO32- > -SO3- > -CO2- for the hydrophilic parts and C7-R > Φ-R > C5-R > C2-R for the hydrophobic parts. The organic-inorganic interface (connection mode and orientation of the organic molecule) of the hybrid AFm phases was characterized by powder WRD and infrared spectroscopy. Organic molecules are oriented either perpendicular or parallel to the sheets resulting from different connection modes mainly intercalation and also grafting. The various hydration levels of these hybrids hydrates were then determined, and a structural resolution was attempted on AFm inserting C6H5SO3- anion allowing a description of its interlayer structure. Finally, a study on the intercalation of some commercial superplasticizers highlighted the exfoliation phenomenon for these lamellar hydrates.The present study on model molecules leads to a better understanding of the interactions occuring in complex fresh concrete environment.

Les clustomésogènes sont une nouvelle classe de cristaux liquides hybrides multifonctionnels découverts dans l'équipe CSM de l'Institut des Sciences Chimiques de Rennes en 2008. Ils sont constitués d'un cœur inorganique - des clusters de métaux de transition - auquel sont associés, de manière covalente ou électrostatique, des ligands organiques pro-mésogéniques. Ces matériaux hybrides associent les propriétés d'auto-assemblage des cristaux liquides aux propriétés intrinsèques des clusters métalliques. Le présent travail s'articule autour de clustomésogènes contenant des clusters octaédriques de molybdène, phosphorescents dans le rouge-proche infra-rouge, et aux rendements quantiques compris entre 10% et 50%. Ils sont synthétisés par approche ionique en vue de leur intégration dans des dispositifs optiques. La démarche consiste à rationaliser les relations structures-propriétés afin de contrôler l'arrangement des clustomésogènes à l'échelle nanométrique. Nous créons ainsi des états nématiques sur de larges gammes de température. Le transfert de ces systèmes dans des cellules électro-optiques est renforcé par leur miscibilité dans un certain nombre de cristaux liquides commerciaux. La nature et la concentration de ces derniers permet l'ajustement des températures de fonctionnement et le contrôle de la viscosité de l'état cristal-liquide. Nous montrons qu'il est possible de faire commuter l'intensité de photoluminescence des clustomésogènes de 50% par l'application d'un champ alternatif à la manière des systèmes d'affichage. L'intégration au sein de diodes électroluminescentes constitue le dernier volet de ce travail. La maîtrise de leur structure permet d'envisager leur potentiel dans des dispositifs d'éclairage. L'ensemble de ces études ouvre la voie aux clustomésogènes de molybdène comme alternative réaliste aux émetteurs inorganiques rouges actuels. / Clustomesogens are a new class of hybrid liquid crystals developed since 2008 in our laboratory. They are a combination of an inorganic core, namely transition metal clusters, linked with promesogenic organic ligands through covalent or electrostatic interactions. These hybrid materials associate liquid crystals self-assembling abilities to the metallic clusters intrinsic properties. This work present octahedral molybdenum cluster based clustomesogens, emitting, through phosphorence mechanisms, in the deep red area and exhibiting 10% to 50% quantum efficiency. These materials are produced via an ionic approach by replacing the alkali cations of the ternary solid state compounds with tailored promesogenic organic ones. The ambition of this work is to rationalize the structures-properties relationship to control, at the nanometric scale, the clustomesogens organization. This approach allows us to observe nematic liquid crystalline phases over a wide range of temperatures. As these compounds are miscible with commercial nematic liquid crystals, we could envision their use as emissive species in the design of electroswitchable luminescent liquid crystal cells. By changing the type and concentration of commercial liquid crystals, we could adjust the operating temperature range as well as the viscosity of the mixture. We also establish that it is possible to modulate the clustomesogens' photoluminescence by 50% by applying an alternative electric field, as in display devices. In the last part of this work, we study the integration of clustomesogens as the emissive species into electroluminescent diodes. Being able to control their structure should allow their use in lighting devices. These works pave the way for using Molybdenum clustomesogens as an alternative to inorganic compounds presently used as red light emitters.

Cette thèse décrit la préparation de matériaux hybrides organiques-inorganiques aux propriétés ciblées. Dans la première partie de ce travail, le procédé sol-gel a été couplé aux techniques d'auto-assemblage pour la préparation de matériaux hybrides organiques-inorganiques. Cette combinaison est d'un grand intérêt, non seulement d'un point de vue fondamental, mais aussi parce qu'elle permet la production de nouveaux matériaux hybrides fonctionnels à structuration hiérarchique. Deux familles ont été étudiées, avec deux types de liens : urée ou uréthane. L'influence de paramètres tels que la longueur des chaînes alkyle et alkylène et le solvant sur la nanostructure a été analysée. Le comportement hystérétique d'une classe des matériaux à liens uréthane a été exploité. Dans la seconde partie de ce manuscrit, le procédé sol-gel a été utilisé pour préparer des électrolytes hybrides organiques-inorganiques composés de biohybrides siloxane/poly(e-caprolactone) à liens uréthane, contenant des proportions fortement variables de triflate de potassium dans un cas, et un mélange de triflates de lithium et d'europium dans l'autre exemple. Dans les deux cas, des prototypes de dispositifs électrochromes ont été construits, avec une structure sandwich constituée de quatre couches comprenant deux couches externes formées de films d'oxyde conducteur transparent, un film électrochrome d'oxyde de tungstène (WO3) et une couche active conductrice d'ions constituée des échantillons d'ormolyte. Les transmittances optiques moyennes, les contrastes de couleur et les temps de réponse associés aux processus de coloration/décoloration ont été déterminés. Le changement de couleur a été quantifié dans le prototype à base du mélange Li/Eu.Le carbonate de calcium (CaCO3) est un composé minéral très important dans la Nature, qui peut exister sous six formes polymorphiques différentes. Parmi elles, la phase amorphe (ACC) métastable est utilisée par beaucoup d'organismes comme intermédiaire transitoire pour former des objets composés de monocristaux de calcite ou d'aragonite à morphologie élaborée. L'ACC a un potentiel inédit dans le domaine de l'orthopédie étant donné sa vitesse de croissance, son caractère immunogène et les propriétés mécaniques des os qui en dérivent. Dans cette étude, nous avons utilisé une méthode de synthèse faisant appel à la poly(vinylpyrrolidone) pour retarder la cristallisation de l'ACC et à plusieurs liquides ioniques et tensio-actifs pour changer la morphologie de calcite. / This thesis is focused on the preparation of organic-inorganic hybrid systems with targeted properties. In the first part of the work, the sol-gel process and self-assembly techniques were employed for the preparation of organic-inorganic hybrid materials. This combination is of great interest, not only from the fundamental point of view, but also because it allows the production of novel functional and hierarchically structured hybrid materials. Two families of materials were obtained, featuring two different types of cross links: urea and urethane. The influence of parameters such as the alkyl and alkylene chain length and the solvent on the nanostructure was analyzed. In the second part of the work the sol-gel method was used to prepare organic-inorganic hybrid electrolytes composed of novel di-urethane cross-linked poly(e-caprolactone)/siloxane biohybrids incorporating a wide range of potassium triflate concentration in one example and a mixture of lithium triflate and europium triflate in the other example. In both cases prototype ECDs have been constructed using a four layer-sandwich configuration comprising two outermost layers composed of transparent conducting oxide (TCO) films, an EC film of tungsten oxide (WO3) and an IC active layer of selected ormolyte samples. The average optical transmittance, colour contrast, optical density and device response time associated with the colouring/bleaching processes have been determined. The colour change has been quantified in the prototype based on the Li/Eu mixture. Calcium carbonate (CaCO3) is an important biomineral in Nature, that can exist in six different polymorphic forms. Among them, the metastable amorphous CaCO3 phase (ACC) is used in many organisms as a transient intermediate to form single crystals of calcite and aragonite with elaborate shapes. ACC has a tremendous potential in the orthopedic field. Herein we have employed poly(vinylpyrrolidone) to retard the crystallization of ACC. In addition, several ionic liquids and surfactants were employed to tune the morphology of calcite.