Un procédé de synthèse de matériaux carbonés poreux de texture contrôlée a été mis au point. La méthode consiste en la préparation dun gel aqueux résorcinol-formaldéhyde suivie du séchage et de la pyrolyse du gel. Létude approfondie des conditions de synthèse a permis de remplacer le séchage supercritique ou la lyophilisation, les deux techniques utilisées pour le séchage de ces matériaux, par le séchage convectif sous air, procédé plus simple, moins coûteux, et envisageable à léchelle industrielle. En effet, bien quun séchage par simple évaporation du solvant, sans prétraitement du gel, conduise souvent à la contraction du matériau en raison des tensions capillaires, il est tout à fait possible de conserver un volume poreux élevé dans certains cas. La taille des pores obtenus après séchage et après pyrolyse est complètement déterminée par les variables de synthèse du gel, principalement le pH de la solution, mais aussi le taux de dilution lorsque le gel ne subit pas de retrait au séchage. De plus, des monolithes sont aisément préparés. De manière générale, la taille des pores peut être fixée dans une gamme sétendant de 2 nm à une dizaine de µm en choisissant correctement la valeur des variables de synthèse. Afin doptimiser le procédé, il est possible de coupler le séchage avec la pyrolyse, et de réduire la durée de ces deux étapes entre quatre et huit heures pour des monolithes de plusieurs cm3. Dans le cadre dapplications en catalyse hétérogène, ces matériaux carbonés offrent plusieurs avantages vis-à-vis des charbons actifs généralement utilisés en tant que supports. Outre le fait que la texture poreuse et la teneur en impuretés soient entièrement contrôlables, ces matériaux présentent une très bonne résistance mécanique, peuvent être préparés sous diverses formes par moulage, et sont très hydrophiles, ce qui facilite limprégnation lorsque leau est utilisée comme solvant. De plus, leur faible teneur en groupements oxygénés après réduction permet de conserver une bonne dispersion du métal, notamment du platine. Enfin, les résultats des tests catalytiques effectués sur des catalyseurs bimétalliques Pd-Ag supportés sur des xérogels de carbone de texture poreuse différente ont montré quil est possible déliminer les limitations diffusionnelles fréquemment rencontrées dans les charbons actifs, qui sont essentiellement microporeux, en choisissant un matériau dont la taille des pores est adaptée à la réaction chimique. Enfin, linsertion du métal dans le matériau directement lors de létape de synthèse du gel a été tentée de manière à simplifier le procédé de synthèse de catalyseurs supportés. Malheureusement, il savère difficile dobtenir des petites particules de métal bien dispersées sur le support, le métal étant souvent réduit localement par le formaldéhyde malgré la présence dun complexant. En utilisant un complexant du métal capable de sinsérer dans le réseau polymérique, il est possible de maintenir le métal sous la forme de nanoparticules (~5 nm) emprisonnées dans les nodules de carbone, mais le métal nest pas accessible. Par conséquent, la seule méthode de synthèse de catalyseurs supportés sur xérogels de carbone reste, à lheure actuelle, limprégnation dun support préexistant.

L'objectif de ce travail concerne le transport à travers des membranes lipidiques de l'eau et d' ions par des canaux artificiels auto-assembles, et le design des nano-contacts organiques auto-assembles pour des applications macro échelle : biocathodes. La première partie est concentre sur le transport de l'eau et d'ions à travers des membranes bicouches. L'objectif est la réplication de la fonction des protéines naturelles, utilisant des composées ureido-heterocycle. L'influence de la composition des espèces est évaluée par rapport à leur structure supramoléculaire et la liaison entre elle et son activité. Le premier chapitre traite le transport des ions travers les bicouches lipidiques générées en grandes vésicules unilamellaires (LUVs), en termes d'activité et sélectivité dépendants de la structure de composées. Le deuxième chapitre présente le transport de l'eau à travers des systèmes LUV. Une approche combinée a été utilisée pour évaluer l'activité des canaux, par les placer a l'extérieur des liposomes comme même directement dans le couche lipidique. Finalement le transport de protons a été évalué pour ces structures, relevant des canaux de protons très efficients. Le troisième chapitre aborde une approche interdisciplinaire. Certaines triarylamines (TAAs) ont la propriété à former des nano fibrilles sur l'irradiation par la formation des radicaux-cations. Ceci représente une voie de conduction directionnelle pour électrons avec une conductivité similaire aux métaux. Les fibrilles, quelles déchire en absence de lumière, offrent des possibilités intéressants au rapport de nano-échelle contacts électriques. Une matrice de silice mésoporeuse a été utilisée pour confiner les TAAs . La nouveauté de cette approche c'est que le système présent des conductivités à travers les nano fils de TAA, alors que la matrice de silice est isolante. Ce dispositif a été caractérisé et utilisé comme un bio cathode contenant l'enzyme laccase et ont été testes pour prouver le role des nano contacts TAAs comme les seuls fournisseurs d'électrons pour l'enzyme. / The objective of this work is the study of the transport through lipid membranes of water and ions using self-assembled artificial channel structures and the design of nano sized self-assembled organic contacts for macroscale applications: biocathodes.The first part focuses on the transport through membrane bilayers. The objective is to replicate the function of naturally occurring proteins using ureido-hetreocycle compounds. The influence of species composition is assessed versus the supramolecular structure it generates and the link between it and activity. The first chapter treats the transport of ions through the lipid bilayers of large unilamellar vesicles (LUVs), in terms of total activity and selectivity vs. the structure of compounds. The second chapter refers to the transport of water on LUV systems. Here, a combined approach was used in evaluating the channels' activity, by placing them both on the outside of the liposomes but also directly in the lipid layer. Finally the protons transport of these structures was assessed reveling very efficient proton channels. The third chapter has an interdisciplinary approach combining several topics. The triaryl amines (TAAs) have to propriety of forming self-assembled nano sized fibrils when irradiated by the generation of cation-radicals. These present a directional electronic conduction pathway and are reported to display metal-like conductivity. These fibrils, which unravel in the absence of light, provide interesting possibilities as organic nano scale electrical contacts. A matrix of mesoporous silica was created via electrodeposition in order to enclose the TAAs in a confined medium. The novelty of the approach is that the system only has electron conductivity trough the TAAs nano wires while the silica mass is insulating. The resulting device's proprieties were characterized and further it was used as a bio cathode. The biocathodes containing the enzyme Laccase were then tested to prove the functioning of the matrix of nano contacts as the only providers of electrons to the enzyme.

La percolation des obturations adhésives en Dentisterie Conservatrice reste le problème majeur en ce qui concerne la longévité clinique de ces restaurations. Le choix et la bonne utilisation de l'adhésif servant à coller le matériau de restauration (composite) aux parois dentaires résiduelles (généralement,après éviction du tissu carieux)sont deux facteurs primordiaux dans la gestion de ce problème. Les manipulations in vitro réalisées dans le cadre de cette thèse de Doctorat ont permis d'observer les différentes percolations permises par des obturations en composite réalisées avec différents systèmes adhésifs et selon différentes techniques.

L'utilisation intensive des combustibles fossiles et l’émission des produits de leur combustion (principalement du CO2) dans l'air ont déjà impacté le climat mondial. Trouver des solutions technologiques permettant la conversion de l'économie mondiale aux carburants propres et renouvelables devient urgent. Une de possibilités consiste en utilisation de l’hydrogène comme un vecteur d’énergie. Aujourd’hui elle est limitée par l’absence d’un matériau permettant son stockage à des températures ambiantes et à des pressions modérées.Dans ce projet, nous explorons la possibilité de préparer un nouveau matériau pour un stockage réversible de l’hydrogène par physisorption : les carbones nanoporeux substitués au bore. Nous montrons que la synthèse en arc électrique peut être optimisée pour produire des structures graphitisées, avec la variété de tailles, de formes et d'interconnexions entre les fragments de graphène. Leur morphologie, structure, composition chimique et homogénéité de la distribution de l’hétéroatome dans la structure carbonée ont été caractérisés par les techniques SEM, HRTEM, EELS, XRD et spectroscopie RMN. La porosité et propriétés adsorptives ont été étudiées en utilisant les mesures d’adsorption de l’azote à T= 77 K.Les deux paramètres essentiels pour un stockage efficace de l’hydrogène dans les conditions ambiantes sont la surface spécifique de l’adsorbant et l’énergie avec laquelle les molécules du gaz sont adsorbées sur cette surface. Nous montrons que la surface spécifique d’adsorption peut être contrôlée et augmentée par une activation thermique ou chimique pour optimiser le stockage, et que la présence du bore dans les structures carbonées permet de doubler l’énergie d'adsorption d'hydrogène du matériau. / The intensive use of fossil fuels and the emission of combustion products (mostly CO2) to air have already impacted global climate. We urgently need to find a technological solution to convert the global energy economy towards cleaner and renewable fuels. A possible solution consists in using hydrogen as energy vector. Today this technology is limited by the absence of material that could efficiently store hydrogen at ambient temperature and moderate pressures.In this project we explore the possibility to prepare a new material for reversible hydrogen storage by physisorption: boron-substituted nanoporous carbons. We show that electric arc discharge synthesis may be optimized to produce graphitized structures with a variety of graphene fragment sizes, forms, and interconnections between them. The morphology, structure, chemical composition, and homogeneity of boron distribution over the carbon samples were characterized using SEM, HRTEM, EELS, and XRD techniques, and HR solid state NMR. The porosity and adsorption parameters were determined from isotherms of nitrogen adsorption at T = 77 K.Two parameters that are essential for efficient hydrogen storage at ambient conditions are sorbent specific surface and the energy of gas adsorption at this surface. We show that material specific surface can be controlled and increased by thermal and/or chemical activation to enhance storage capacity, and that hydrogen adsorption energy in boron containing samples is twice as high as in all- carbon material.

Une modélisation récente, qualifiée de multiphasique, permettant de décrire le comportement des ouvrages en sols renforcés par inclusions a été développée et intégrée dans un code de calcul par éléments finis. Le champ d'application de cette approche a été étendu pour rendre compte du comportement macroscopique de matériaux à fibres tels que le plâtre, le béton de fibres, les ouvrages en sol renforcés par des fibres et les tissus osseux qui présentent une microstructure constituée d'une matrice et d'une distribution de fibres plus ou moins longues orientées dans toutes les directions de l'espace. Cette approche est d'abord mise en œuvre pour déterminer le comportement élastique du composite à fibre, les résultats obtenus sont comparés à ceux fournis par les schémas d'estimation dilué et de Mori Tanaka, basés sur la solution d'Eshelby, la suite de ce travail est consacrée au développement du modèle dans le cadre d'un comportement anélastique des constituants. Des solutions analytiques ont été développées permettant de retrouver le comportement macroscopique des matériaux à fibres sous certaines sollicitations simples dans le cadre d'un comportement élasto-plastique ou élastique-fragile des différents constituants. Le modèle est par la suite mis en œuvre numériquement dans le cadre de la méthode des éléments finis permettant d'accéder à la réponse de structures en matériaux à fibres

Une modélisation récente, qualifiée de multiphasique, permettant de décrire le comportement des ouvrages en sols renforcés par inclusions a été développée et intégrée dans un code de calcul par éléments finis. Le champ d'application de cette approche a été étendu pour rendre compte du comportement macroscopique de matériaux à fibres tels que le plâtre, le béton de fibres, les ouvrages en sol renforcés par des fibres et les tissus osseux qui présentent une microstructure constituée d'une matrice et d'une distribution de fibres plus ou moins longues orientées dans toutes les directions de l'espace. Cette approche est d'abord mise en œuvre pour déterminer le comportement élastique du composite à fibre, les résultats obtenus sont comparés à ceux fournis par les schémas d'estimation dilué et de Mori Tanaka, basés sur la solution d'Eshelby, la suite de ce travail est consacrée au développement du modèle dans le cadre d'un comportement anélastique des constituants. Des solutions analytiques ont été développées permettant de retrouver le comportement macroscopique des matériaux à fibres sous certaines sollicitations simples dans le cadre d'un comportement élasto-plastique ou élastique-fragile des différents constituants. Le modèle est par la suite mis en œuvre numériquement dans le cadre de la méthode des éléments finis permettant d'accéder à la réponse de structures en matériaux à fibres / A multiphase model has been recently developed and integrated into a finite element based code for the analysis and design of soil structures reinforced with linear inclusions. This approach is extended to account for the macroscopic behavior of fiber reinforced materials such as plaster, concrete fiber, soil reinforced by short fibers and bone tissues, which are constituted of a matrix and a distribution of continuously oriented fibers. The proposed model is performed to evaluate the elastic macroscopic stiffness of the composite material, the obtained results are compared to those deriving from the dilute and Mori-Tanaka estimations. The model is then extended to take into account a nonelastic behavior of the constituents. Starting from the derivation of some analytical solutions to boundary value problems involving fiber reinforced materials in the context of elasto-plastic and brittle behavior of the matrix and fibers, a f.e.m.-based code is developed and applied to simulating the behavior of some typical structures

Le développement des dispositifs microélectroniques a dopé la recherche dans le domaine des microbatteries tout solide rechargeables. Mais actuellement, les performances de ces microbatteries élaborées par des technologies couche mince (2D) sont limitées et le passage à une géométrie 3D adoptant le concept “Li-ion” ou“rocking chair” est incontournable. Cette dernière condition implique de combiner des matériaux de cathode comme LiCoO2, LiMn2O4 or LiFePO4 avec des anodes pouvant réagir de manière réversible avec les ions lithium. Parmi tous les matériaux pouvant servir potentiellement d'anode, les nanotubes de TiO2 révèlent des propriétés intéressantes pour concevoir des microbatteries Li-ion 3D. Facilement réalisable, la nano-architecture auto-organisée a montré des résultats très prometteurs en termes de capacités à des cinétiques relativement modérées. L'utilisation des nanotubes de TiO2 en tant qu'anode conduit à des cellules présentant de faible autodéchargeet élimine le risque de surcharge grâce au haut potentiel de fonctionnement (1.72 V vs. Li+/Li). Dans ce travail de thèse, nous avons étudié la substitution des ions Ti4+ par Sn4+ et Fe2+ dans les nanotubes de TiO2. Bien que la présence d'ions Fe2+ n'ait pas amélioré les performances électrochimiques des nanotubes, nous avons pu mettre en évidence l'effet bénéfique des ions Sn4+. Nous avons aussi pu montré que la fabrication de matériaux composites à base de nanotubes de TiO2 et d'oxyde de métaux de transition électrodéposés se présentant sous forme de particules (NiO et Co3O4 ) augmentait les capacités d'un facteur 4. / The advent of modern microelectronic devices has necessitated the search for high-performance all-solid-state (rechargeable) microbatteries. So far, only lithium-based systems fulfill the voltage and energy density requirements of microbatteries. Presently, there is a need to move from 2D to 3D configurations, and also a necessity to adopt the “Li-ion” or the “rocking-chair” concept in designing these lithium-based (thin-film) microbatteries. This implies the combination of cathode materials such as LiCoO2, LiMn2O4 or LiFePO4 with the wide range of possible anode materials that can react reversibly with lithium. Among all the potential anode materials, TiO2 nanotubes possess a spectacular characteristic for designing 3D Li-ion microbatteries. Besides the self-organized nano-architecture, TiO2 is non-toxic and inexpensive, and the nanotubes have been demonstrated to exhibit very good capacity retention particularly at moderate kinetic rates. The use of TiO2 as anode provides cells with low self-discharge and eliminates the risk of overcharging due to its higher operating voltage (ca. 1.72 V vs. Li+/Li). Moreover, their overall performance can be improved. Hence, TiO2 nanotubes and their derivatives were synthesized and characterized, and their electrochemical behaviour versus lithium was evaluated in lithium test cells. As a first step towards the fabrication of a 3D microbattery based on TiO2 nanotubes, electrodeposition of polymer electrolytes into the synthesized TiO2 nanotubes was also studied; the inter-phase morphology and the electrochemical behaviour of the resulting material were studied.

Au cours des dernières années, l'électronique à base d’oxydes métalliques a attiré de plus en plus d'attention au sein de la recherche, principalement grâce à leur potentiel en termes de réduction de coûts ainsi que la possibilité de développer une électronique transparente. Il existe plusieurs applications potentielles concernant les oxydes métalliques : le photovoltaïque, les transistors à couche mince et la photo-électrochimie. Il existe plusieurs oxydes métalliques de type n avec d'excellentes propriétés électroniques, telles que l'oxyde de zinc dopé à Al. Mais la mise au point de dispositifs entièrement à base d’oxydes métalliques est largement entravée par les mauvaises propriétés électroniques des oxydes de type p jusqu'à présent étudiés. Par conséquent, il est nécessaire de développer des matériaux semi-conducteurs d'oxyde métallique de type p présentant de meilleures propriétés électriques.Dans cette thèse, l'optimisation du dépôt de films minces de Cu2O a été effectuée par MOCVD assisté par aérosol (AA-MOCVD). Par conséquent, des films de Cu2O homogènes et de très forte cristallinité ont été déposés à basse température (environ 335 °C) sans contamination détectable de carbone. De plus, grâce à l'incorporation de l'humidité durant les dépôts, la taille des grains et l'orientation des films Cu2O peuvent être modulées, ainsi des films de Cu2O avec une texturation (111) et une taille de grains > 300 nm ont été obtenus. Pour les films Cu2O optimisés, la mobilité peut atteindre un maximum de 15 cm2 / V.s avec une concentration de porteur de l'ordre de 1015 cm-3. Enfin, un excellent comportement diode a été observé en combinant les films de Cu2O optimisés avec du ZnO, obtenant un rapport on/off supérieur à 104.En raison de l'incompatibilité entre la fenêtre de stabilité thermique associée à AgCuO2 et les températures nécessaires pour déposer des composés Ag et Cu par CVD avec les précurseurs utilisés, le dépôt direct d'AgCuO2 n'a pas pu être obtenu. Ainsi, des techniques de revêtement couche mince à base de solution ont été adoptées pour le dépôt de film AgCuO2. En particulier, la méthode SILAR a permis le dépôt de films minces d’AgCuO2. Grâce à une couche d’amorce sur substrat de verre appropriée, des couches d'AgCuO2 denses et continues ont été revêtues, avec une valeur RMS minimale de 8 nm. Les films d’AgCuO2 déposés avaient une phase presque pure. Les propriétés optiques et de transport des films minces AgCuO2 ont donc été analysées pour la première fois. Les mesures de transmittance ont confirmé la faible largeur de bande interdite prédite d’AgCuO2 (1,2 eV), tandis que grâce à l’utilisation de la formule de Tauc, nous avons constaté que ce matériau est plus susceptible d'avoir une bande interdite directe, en accord avec les calculs DFT publiés. Grâce aux mesures de l'effet Hall, les films AgCuO2 déposés ont été confirmés comme étant de type p. La plus faible résistivité atteinte est de 0,2 Ω.cm. En outre, ces films avaient une densité de porteurs de charge de l'ordre de 1017 cm-3 et la meilleure mobilité atteinte était de 24 cm2 / V.s. En comparaison avec les composés de type p de delafossite précédemment rapportés (M, Al, Cr, Ga, etc.), ce matériau présente la plus petite largeur de bande interdite (intéressant notamment pour l'application photovoltaïque) et une conductivité assez élevée. La caractéristique la plus intéressante est que le problème général de la faible mobilité des transporteurs dans ces composés delafossite a été résolu dans cet AgCuO2, grâce à sa structure électronique mixte et à la délocalisation des charges. Ainsi, ces résultats de caractérisation sans précédent ouvrent la voie à l'utilisation de films AgCuO2 dans des dispositifs fonctionnels. / In recent years, metal oxide electronics has attracted more and more attention in research, mainly thanks to their potential lower cost and the possibility they offer to develop transparent electronics. There are several potential applications concerned with metal oxides including photovoltaics, thin film transistors and photo-electrochemistry. There are several n-type metal oxides with excellent electronic properties being well developed, such as Al doped zinc oxide. But the fabrication of devices fully made with metal oxides is largely impeded by the poor electronic properties of the p-type oxides so far studied. Therefore, there is the need for developing p-type metal oxide semiconducting materials with better electrical properties.In this thesis, the optimization of pure Cu2O thin film deposition was conducted using Aerosol Assisted MOCVD (AA-MOCVD). As a result, homogenous Cu2O films were deposited at low temperature (about 335 °C) without detectable amount of carbon contamination with high crystallinity. In addition, by incorporation of humidity during the deposition, particle size and the orientation of the Cu2O films could be tuned, thus Cu2O films with (111) textured large grain sizes (> 300 nm) were achieved. For optimized Cu2O films, the mobility can reach a maximum of 15 cm2/V.s with carrier concentration in the order of 1015 cm-3. Lastly, an excellent diode behaviour was observed by combining the optimized Cu2O films with ZnO, obtaining an on-off ratio exceeding 104.Besides the Cu2O optimization, the deposition of AgCuO2 by MOCVD was also tackled. In order to do so, the deposition of silver and silver oxide thin films was previously optimized. For that, two new silver precursors, namely, Ag(hfac)phenanthroline and Ag(hfac)triglyme were synthesized and fully characterized. High quality Ag coatings could be obtained with both precursors. Silver oxide films were obtained through electrochemical oxidation and oxygen plasma treatment of pre-deposited Ag coatings.Due to the incompatibility between the thermal AgCuO2 stability window and the temperatures needed to deposit Ag and Cu compounds by CVD with the precursors used, the direct deposition of AgCuO2 could not be obtained. Thus, solution based thin film coating techniques were adopted for AgCuO2 film deposition. In particular, Successive Ionic Layer Adsorption and Reaction (SILAR) allowed the deposition of AgCuO2 thin films. Using a proper seed layer on glass, dense and continuous AgCuO2 films were coated, with minimum RMS value of 8 nm. The deposited AgCuO2 films had almost pure phase. The optical and transport properties of AgCuO2 thin films were thus carried out for the first time. Transmittance measurements confirmed the predicted low bandgap of AgCuO2 (1.2 eV), while by using the Tauc formula, we found that this material is more likely to have a direct bandgap, in agreement with published DFT calculations. Thanks to Hall Effect measurements, the deposited AgCuO2 films were confirmed to be p-type. The lowest resistivity achieved was 0.2 Ω.cm. In addition, those films had carrier density in the order of 1017 cm-3 and the best mobility achieved was 24 cm2/V.s. Comparing with the previously reported CuMO2 (M= Al, Cr, Ga etc) delafossite p-type compounds, this material has shown the lowest bandgap (appropriate for photovoltaic application) and rather high conductivity. The most interesting characteristic is that the general problem of low carrier mobility in those delafossite compounds has been solved in this AgCuO2, thanks to its mixed-valence electronic structure and charges delocalization. Thus, those unprecedented characterization results pave the way for using AgCuO2 films in functional devices.

La thèse a pour but d’élaborer et d’étudier les potentialités des semi-conducteurs organiques, transporteurs de trous (HTMs) pour l’application photovoltaïque à l’aide de cellules solaires à base de pérovskite (PSCs). Plusieurs familles de molécules HTM ont été préparées et déposées en solution pour l’élaboration des cellules solaires. L'objectif principal étant d'étudier et d’apporter des informations sur la relation entre la structure moléculaire des nouveaux matériaux de transport de trous et les performances photovoltaïques obtenues, cette étude contribue à une meilleure compréhension fondamentale des propriétés requises des matériaux de transport de trous pour de meilleures performances photovoltaïques.La première étude concerne l’élaboration d’une molécule de type p à base de thieno [3,2-b] thiophène comme élément central avec des dérivés de dimethoxytriphenylamine comme donneurs d’électrons aux extrémités. Différentes conformations sont proposées et révèlent des performances photovoltaïques significativement différentes dans les dispositifs PSC. Notons par exemple, qu’une conformation de structure planaire favorisent la conjugaison avec des valeurs élevées de mobilités et conductivités obtenues.Dans la seconde étude, des molécules donneur-accepteurs à base de dérivés d’acridone 9 (10H) comme accepteur ont été élaborés. En y associant différents fragments donneurs d'électrons, on obtient des structures présentant des caractéristiques favorables à la fois pour de bons transferts de charge intramoléculaire (ICT) et des niveaux d’énergie HOMO-LUMO adaptés et favorisant l’injection des trous de la pérovskite vers l’électrode métallique via le HTM. Des études similaires ont été effectuées avec la thioxanthone.A partir d’un précurseur bon marché et d’une préparation aisée, la troisième étude a permis de synthétiser un dérivé de 9,9’-biacridone, molécule push-pull de type p révélant une structure tridimensionnelle, similaire à celle du Spiro-OMeTAD, molécule référence pour les PSCs.Enfin, la dernière étude concerne l’élaboration de molécules donneur-accepteur à base de thiéno [3,4-c] pyrrole-4,6-dione (TPD). La motivation de cette partie est le développement de la molécule à structure planaire améliorant l’empilement π-π dans la fabrication de dispositifs sans joints de grains. Ces molécules possèdent également un fort caractère ICT, une conjugaison π étendue sur toute la structure et une bonne solubilité ce qui en fait un candidat HTM idéal pour la réalisation d’un dispositif PSCs sans dopant. / The aim of the thesis is to develop and study the potential of organic hole transporting materials (HTMs) for photovoltaic applications using perovskite-based solar cells (PSCs). Several families of HTM molecules have been prepared and deposited in solution for the fabrication of solar cells. Since the main objective is to study and provide information on the relationship between the molecular structure of new hole transport materials and the photovoltaic performances obtained, this study contributes to a better fundamental understanding of the required properties of hole transport materials for better photovoltaic performance.The first study concerns the development of p-type molecules based on Thieno [3,2-b] thiophene as a central unit and π-linker with dimethoxytriphenylamine as end-capping electron donors. Different configurations are designed and revealed significantly different photovoltaic performances in the PSC devices. Remarkable, a planar structure with linear conjugation shows higher values of mobility and conductivity than others, thus it improved device performances.In the second study, donor-acceptor molecules based on 9(10H)Acridone derivatives as an acceptor were developed. By incorporating different electron-donating fragments, we obtain structures with favorable characteristics for both good intramolecular charge transfer (ICT) character and adequate HOMO-LUMO energy levels. Their energy levels are suitable for collecting and injecting the holes from perovskite to the metal electrode through the HTM. Similar studies have been done with Thioxanthone.Using a cheap precursor and facile preparation, the third study synthesized a 9.9'-biacridone derivative. These p-type molecules possess a three-dimensional structure which is similar to that of Spiro-OMeTAD, state-of-the-art molecule for PSCs.Finally, the last study focus on the development of donor-acceptor molecules based on thieno [3,4-c] pyrrole-4,6-dione (TPD). The objective is elaboration of the planar structure molecule which could be improved the π-π stacking effect in the device fabrication without grain boundaries. These molecules also own a strong ICT character, an extended π-conjugation on the whole structure and a good solubility which makes it an ideal candidate for the dopant-free HTM in PSCs.

Cette thèse présente l'étude et la réalisation d'un composant à base de polymère électro-optique pour la conversion de signal du domaine optique vers le domaine hyperfréquence. Le principe physique mis en oeuvre dans le composant est celui du mélange à trois ondes, ce mélange ayant lieu dans un polymère non-linéaire (électro-optique). Après une introduction présentant brièvement les applications possibles pour un tel composant et les technologies concurrentes, les bases des principes physiques mis en oeuvre dans le composant sont présentées. Les différents matériaux qui constituent le composant sont étudiés dans le domaine quasi-statique, le domaine hyperfréquence, et dans le domaine optique. Un choix des matériaux pour la réalisation est alors opéré. Le dimensionnement du composant est ensuite présenté. La structure retenue est similaire à celle d'un modulateur de phase optique : un guide optique enterré sert de diélectrique à une ligne microruban en charge de récupérer le signal hyperfréquence généré dans le polymère électro-optique. La fabrication du composant est détaillée, en décrivant chaque étape. Les composants réalisés sont alors testés. Même si le principe physique que nous avons cherché à mettre en oeuvre pour réaliser la conversion de fréquence est validé par le bon fonctionnement des composants de test en modulation, les mesures en génération de signal hyperfréquence sont très difficilement reproductibles. Aux fréquences auxquelles nous avons travaillé (inférieures à 40 GHz), le rendement de la conversion est trop faible (de l'ordre de -100 dB). De tels composants pour la conversion de fréquence du domaine optique vers le domaine hyperfréquence doivent être envisagés pour des fréquences de travail bien plus élevées (de l'ordre du térahertz).