Depuis les années 60, la génération d’acide fort de Brönsted par un processus photoinduit à un photon est utilisée dans des nombreux domaines de recherche de plus en plus nombreux. Cependant, de tels acides peuvent-être facilement obtenus par voie biphotonique ce qui présente de nombreux avantages comme par exemple : une meilleure réactivité via une excitation direct du photoacide, l’utilisation possible d’une atmosphère non contrôlée, l’utilisation de microlasers à impulsions sub-nanosecondes peu couteux, mais aussi l’augmentation de la résolution spatiale des micro-objets 3D fabriqués. La génération d’acide se fait généralement par transfert d’électron entre un sensibilisateur et un générateur de photoacide (PAG). Une approche prometteuse consiste à associer, sur une même molécule, un PAG et un chromophore actif à deux photons. Il a donc semblé intéressant de développer de nouveaux PAG capables, par excitation biphotonique, d’amorcer directement la photopolymérisation. Nous avons choisi de préparer des systèmes capto-datifs stilbéniques, de nature neutre ou ionique. Aussi, une série de PAG neutres substitués par des groupements diphénylamino- donneur et iminosulfonates -cyanés accepteurs a été synthétisée. Nous avons également commencé, mais non achevé, la synthèse de PAG neutres portant des groupements iminosulfonates -trifluorométhylés. Puis, nous avons cherché à synthétiser des PAG ioniques substitués soit par un groupement éthoxy soit par un groupement diphénylamino soit par un groupement julolidine. Néanmoins, la dernière étape de la synthèse est pour l’instant un verrou synthétique. / Since the 60’s, the generation of strong Brönsted acids by a one-proton photoinduced process has been used in more and more research areas. Recently, it has been shown, that such acids are easily obtained by a two-photon process. This offers many advantages such as: i) a better reactivity owing to a direct excitation of the photoacid, ii) the possible use of a non-controlled atmosphere, iii) the use of inexpensive microlasers with sub-nanosecond impulsions, iv) the increase of spatial resolution in 3D microfabrication. The acid generation generally proceeds through a photo-induced electro transfer from an excited sensitizer to the photoacid generator (PAG). A promising approach should be the introduction on a single molecule of both a PAG and a two-photon active chromophore moiety. In this context, we have developed new PAGs able to initiate photopolymerisation through a two-photon activation process. The syntheses were focused on stilbenic push-pull systems having either a neutral or an ionic nature. A series of neutral PAGs bearing a diphenylamino donor group and an α-cyano iminosulfonate acceptor moiety has been synthesized. The preparation of neutral PAGs bearing iminosulfonate α-trifluoromethylated groups were not yet completed. The syntheses of ionic PAGs substituted by an ethoxy group, a diphenylamino group or a julolidine one, could not be completed either.

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.

L’objectif de cette thèse est l’élaboration de sondes organiques pour la microscopie optique non-linéaire par fluorescence excitée à deux photons (F2P) et génération de seconde harmonique (GSH). Dans une première partie, cette thèse décrit la synthèse de sondes pour l’imagerie de potentiels de membrane par GSH, comportant un ou plusieurs motifs sucres ainsi que leurs caractérisations spectroscopiques. Les premiers essais en imagerie biologique ont permis de démontrer une bonne affinité des sondes sucres pour la membrane cellulaire et un signal de GSH sur cellule neuronale a pu être observé sur une période de temps allant jusqu'à près de trois heures. La seconde approche a consisté à synthétiser et étudier des chromophores possédant des propriétés de fluorescence à l’état solide pour des applications dans la synthèse de nanoparticules fluorescentes pour l’imagerie biologique. 18 des 21 composés synthétisés ont pu être cristallisés et leur structure résolue par diffraction des rayons X et les propriétés spectroscopique en solution et à l’état solide ont été réalisées. Cette étude a permis de montrer que l’arrangement des molécules les unes par rapport aux autres avait une grande influence sur la fluorescence à l’état solide et donc que les substituants avaient une grande importance. Enfin, cette partie se termine sur les premiers essais effectués pour synthétiser des nanoparticules fluorescentes. / The objective of this thesis is the design of new organic probes for nonlinear optical microscopy by two-photon excited fluorescence (TPEF) and second harmonic generation (SHG). In the first part, we describe the synthesis of probes for voltage sensitive imaging by SHG, bearing one or more sugar units and their spectroscopic characterization. The first biological imaging tests have shown good affinity of the probes to the cell membrane and the SHG signal of neuronal cell was observed over a period of nearly three hours. The second part comprises the synthesis and the study of chromophores with solid state fluorescence properties for use in fluorescent nanoparticles for biological imaging. 18 of the 21 compounds synthesized have been crystallized, their crystal structures determined by X-ray diffraction and their spectroscopic properties studied in solution and in the solid state. These studies showed that the arrangement of molecules relative to each had a great influence on the solid state fluorescence and therefore that the substitution was very important. The chapter ends with the first tests of fluorescent nanoparticles synthesis.