Ce travail porte sur la synthèse et la caractérisation de nouveaux pigments thermochromes irréversibles avec le cobalt divalent pour chromophore principal en vue de les intégrer à une peinture thermosensible commerciale.Le travail a été réalisé en suivant trois phases. La première phase a consisté en l'identification de matrices thermosensibles présentant des évolutions structurales irréversibles en température dues à des transitions de phase du premier ordre ou des dégradations chimiques. Puis la synthèse de ces matrices a été effectuée par des voies compatibles avec les méthodes d'élaboration industrielle et permettant un dopage au cobalt. Enfin la troisième et dernière étape est l'étude in-situ et ex-situ des propriétés thermosensibles des pigments synthétisés à l'aide de techniques comme la diffraction des rayons X et des neutrons en température, l'analyse thermogravimétrique et la réflexion diffuse en température.À l'issue de ce travail de recherche, les solutions les plus efficaces ont été synthétisées à l'échelle industrielle puis intégrées à une peinture commerciale en phase aqueuse.

Ce travail porte sur la synthèse et la caractérisation de nouveaux pigments thermochromes irréversibles avec le cobalt divalent pour chromophore principal en vue de les intégrer à une peinture thermosensible commerciale.Le travail a été réalisé en suivant trois phases. La première phase a consisté en l’identification de matrices thermosensibles présentant des évolutions structurales irréversibles en température dues à des transitions de phase du premier ordre ou des dégradations chimiques. Puis la synthèse de ces matrices a été effectuée par des voies compatibles avec les méthodes d’élaboration industrielle et permettant un dopage au cobalt. Enfin la troisième et dernière étape est l’étude in-situ et ex-situ des propriétés thermosensibles des pigments synthétisés à l’aide de techniques comme la diffraction des rayons X et des neutrons en température, l’analyse thermogravimétrique et la réflexion diffuse en température.À l’issue de ce travail de recherche, les solutions les plus efficaces ont été synthétisées à l’échelle industrielle puis intégrées à une peinture commerciale en phase aqueuse. / This work deals with the development of new thermochromic pigment which will be the active part of an irreversible thermochromic paint.The studies moved towards three steps. Firstly, an identification of crystalline matrix offering structural rearrangement in temperature because of first order phase transition or chemical degradation were performed. Then the identified matrix were synthesised thanks to synthesis routes compatible with industrial procedures. The third and last step consisted in the in-situ and ex-situ characterization of thermochromic properties of the synthesized compounds with technics like temperature coupled X-ray and neutrons diffraction, thermogravimetric analysis and temperature coupled diffuse reflectance analysis.The most efficient compounds were then industrially synthesized and integrated to a commercial aqueous paint.

Le cuivre, qui peut être stabilisé sous divers degrés d'oxydation et dans une variété d'environnements est un agent chromophore connu dans le solide. Dans les oxydes à base de zinc Zn1-xCuxAl2O4 de type spinelle obtenus par voie solide, la distribution cationique conditionne les propriétés d'absorption dans l'UV, le visible et l'IR de la série. Les contraintes électroniques et stériques associées à l'effet Jahn-Teller du cation Cu2+ se traduisent de plus par une variation des propriétés structurales en particulier autour de deux compositions critiques. Par voie d'estérification, il est possible de stabiliser une valence mixte pour le cuivre dans ces mêmes spinelles, et ce d'autant plus quand la composition du spinelle est proche de la première composition critique mise en évidence précédemment. Les propriétés d'absorption sont également affectées par la présence de cette valence mixte. Pour l'oxyde de zinc dopé au cuivre de type würtzite, l'état d'oxydation et l'environnement du cuivre sont délicats à déterminer. Une analyse RPE basse température indique la présence de clusters moléculaires [CuO4] écrantés du champ cristallin, conférant à ce matériau des propriétés d'absorption originales dans l'IR. Enfin, un effet thermochrome irréversible dans le cas des spinelles Zn1-xCuxAl2O4 et réversible dans le cas de la würtzite ZnO :Cu à haute température a été mis en évidence au cours de ce travail. Ces effets sont associés à la variation de la valence du cuivre pour le cas des spinelles, et à la variation de la covalence de la liaison cuivre-oxygène dans le cas de la würtzite.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Les oxydes fortement corrélés sont largement étudiés pour l'hôte d'applications uniques, telles que la supraconductivité à haute température, la magnéto-résistance colossale, les commandes exotiques magnétiques, chargées et orbitales et les transitions isolant-métal. Les oxydes métalliques de transition qui forment la majorité des systèmes d'oxydes corrélés et des oxydes de vanadium, en particulier VO2 et V2O5, sont les deux systèmes les plus préférés parmi les chercheurs pour plusieurs applications. Dans cette thèse, la croissance et la caractérisation de VO2 et V2O5 sont discutées avec un accent particulier sur la propriété optique, en particulier les propriétés thermochromiques. Traditionnellement, le comportement SMT et l'infrarouge reflètent la zone de focalisation pour la recherche VO2 et c'est seulement jusqu'à récemment que la VO2 est traitée comme un système beaucoup plus complexe et a été étudiée comme un métamatériel naturellement désordonné très réactif près de la température de transition de phase où le matériau présente des matériaux semi-conducteurs et métalliques Coexistence de phase. Étant donné que chaque phase de VO2 a des propriétés optiques et électriques distinctes, elle contrôle l'étendue des transitions de phase par une modulation de température précise, permet d'exploiter le matériau pour de nouvelles propriétés, comme la modulation d'émissivité dans la région NIR et pour la création de motifs IR réversibles et réinscriptibles. Le V2O5 est traditionnellement considéré comme un matériau TCR élevé et considéré comme un matériau de choix pour une application allant de la catalyse, des capteurs de gaz aux batteries au lithium. Dans cette étude, nous nous concentrons sur les propriétés optiques du matériau, en particulier la nature thermochromique de la gamme visible des revêtements V2O5 synthétisés par recuit oxydatif des revêtements VOx développés par MOCVD. L'impact du dopage et de la production sélective de vacance d'oxygène sur la propriété thermochromique est discuté. / Strongly correlated oxides are studied widely for the host of unique applications, such as hightemperature superconductivity, colossal magneto resistance, exotic magnetic, charge and orbital ordering, and insulator-to-metal transitions. Transitional metal oxides which form the majority of the correlated oxide systems and oxides of Vanadium, especially VO2 and V2O5 are the two most favourite systems among researchers for several applications. In this thesis, the growth and characterization of VO2 and V2O5 are discussed along with a special focus on the optical property, especially thermochromic properties. Traditionally SMT behaviour and Infrared reflectively was the focus area for VO2 research, and its only until recently that VO2 is being treated as a much more complex system and investigated as highly responsive naturally disordered metamaterial near the phase transition temperature where the material exhibits semiconducting and metallic phase co-existence. Since each phase of VO2 has a distinct optical and electrical properties, controlling the extent of phase transitions by accurate temperature modulation, enables exploitation of the material for new properties like emissivity modulation in the NIR region and for creating IR visible reversible and rewritable patterns. V2O5 is traditionally seen as a high TCR material and regarded as material of choice for application ranging from catalysis, gas sensors to lithium batteries. In this study, however we focus on the optical properties of the material, especially the visible range thermochromic nature of V2O5 coatings synthesised by oxidative annealing of MOCVD grown VOx coatings. The impact of doping and selective oxygen vacancy generation on the thermochromic property are discussed.

Ce manuscrit décrit la synthèse et la caractérisation de nouveaux systèmes moléculaires à base de phosphore : dans la première partie sont étudiés des dérivés π-conjugués du cycle phosphole et la seconde partie fait état d'assemblages supramoléculaires à ligands phosphines. Tout d'abord, une introduction à la chimie du phosphole (historique, méthodes de synthèse, insertion dans des systèmes π-conjugués) est présentée. Le premier chapitre décrit la synthèse et l'étude physico-chimique de dérivés phospholes possédant un système π étendu afin de les utiliser en tant qu'émetteurs oranges-rouges dans des diodes électroluminescentes organiques (OLEDs). Différentes modifications chimiques de la triple liaison sont ensuite mises en place pour modifier les propriétés optiques des dérivés synthétisés en déplaçant leurs maximas d'absorption et/ou d'émission vers les plus grandes longueurs d'onde. Le chapitre II décrit la synthèse et l'étude de complexes utilisant une brique phosphole acétylénique comme connecteur conjugué entre deux centres métalliques. De nouveaux complexes de Fe(II), Pt(II) et d'Au(I) ont ainsi été développés et la communication électronique entre les métaux est étudiée. La deuxième partie de ces travaux de thèse commence avec un historique sur les complexes de Cu(I) luminescents, qu'ils soient mono- ou polynucléaires, qu'ils possèdent une structure de forme cubane ou autres. Dans le chapitre III, sont présentées les synthèses, les études structurales et optiques de nouveaux assemblages supramoléculaires émissifs à l'état solide synthétisés à partir de clips moléculaires de Cu(I) préassemblés et stabilisés par des ligands phosphines (dppm ou dpmp) avec des ligands connecteurs de type cyano CN-. Ensuite, le dernier chapitre utilise cette même stratégie de synthèse en utilisant des ligands connecteurs organiques à fonctions nitriles terminales et de nouveaux complexes de Cu(I) discrets ou étendus sont caractérisés. Tout au long de cette deuxième partie, les propriétés de luminescence des dérivés de Cu(I) sont étudiées en fonction de leur environnement extérieur et des phénomènes de thermochromisme, de vapochromisme et de mécanochromisme sont mis en évidence chez certains d'entre eux. / This manuscript describes the synthesis and characterization of new molecular systems based on phosphorus atom: we developed and studied π-conjugated systems based on phosphole and secondly supramolecular assemblies with phosphine ligand have been studied. Firstly, an introduction to the phosphole chemistry (history, synthesis methods, integration into π-conjugated systems) is presented. The first chapter describes the synthesis and physico-chemical study of phospholes derivatives having an extended π-system for the development of orange-red emitters in organic light-emitting diodes (OLEDs). Different molecular engineering involving the triple bond leads to modifications of the optical properties of the synthesized compounds by red-shifting their absorption and/or emission maxima. Chapter II describes the synthesis and the physical properties of complexes using phosphole based π-systems as linkers between two metal centers. New Fe (II), Pt (II) and Au (I) complexes have been developed and the electronic communication between the two metals is studied. The second part of the thesis work starts with a review on the emissive Cu(I) complexes. In Chapter III, are presented the syntheses, the structural and optical studies of new solid-state emissive supramolecular assemblies synthesized from pre-assembled Cu(I) molecular clips and stabilized by phosphine ligands (dppm or dpmp) with cyano ligands as linkers. Then in the final chapter new Cu(I) complexes are synthesized by using organic ligands with terminal nitrile functions as linkers. The solid-state luminescence properties of these new Cu(I) derivatives are studied according to their external environment and thermochromism, vapochromism and mechanochromism phenomena have been demonstrated for some of them.

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