Les matériaux électrochromes et électrofluorescents sont des matériaux dont les propriétés optiques peuvent être modulées par l’application d’un potentiel. La plupart de ces matériaux sont composés soit de polymères, de petites molécules organiques ou encore d’assemblages donneur-accepteur. L’anthraquinone est une petite molécule biosourcée catégorisée comme colorant, qui lorsqu’elle est fonctionnalisée permet une absorption de la lumière dans la région du visible. Elle présente des fonctions (carbonyle) qui peuvent subir des processus d’oxydo-réduction. Six dérivés d’anthraquinones ont été synthétisés sur lesquels ont été fixés diverses fonctions (amine, alcool, sulfure) sur des positions différentes du cycle aromatique (ortho et para). Dépendamment de la fonction fixée, les six dérivés présentent différentes absorptions (453 à 640 nm), mais toujours dans la région du visible. La caractérisation par électrochimie permet de connaître quels sont les processus réversibles et irréversibles. L’étude de la durée de vie en cyclage a pu montrer que tous les dérivés pouvaient être stables jusqu’à 300 cycles en phase de réduction (-0,81 à -1,54 V). Les propriétés électrochromiques des dérivés ont pu être démontrées par caractérisation spectroélectrochimique, suivie de leurs critères de performance électrochromique (113,3 à 781,2 cm².C-1). Il a été observé que les dérivés possèdent une certaine stabilité colorimétrique par la caractérisation en contraste optique (52,6 à 98,1 %). L’efficacité colorimétrique et la capacité électrochimique ont été calculées et ont permis de constater que certains dérivés étaient de très bons électrochromes. Certains dérivés de couleur jaune, cyan et magenta, ont permis de produire des mélanges binaires et tertiaires. Certains mélanges (tertiaires) démontraient jusqu’à huit transitions colorimétriques lors de l’application d’un potentiel passant de noir jusqu’à transparent. Des phénomènes d’émission ont été mesurés pour quelques dérivés les présentant. Tous les dérivés émissifs possèdent la propriété de solvatochromisme, permettant de moduler leur émission en fonction du solvant utilisé. Un seul dérivé a pu montrer des propriétés d’électrofluorescence. Dépendamment de la longueur d’onde d’excitation, soit l’émission subit des déplacements (hypsochromes et bathochromes), soit il y a désactivation de l’émission. Des calculs théoriques par DFT avec différents modèles ont permis une meilleure compréhension des phénomènes liés à la fonctionnalisation de l’anthraquinone. / The optical properties of electrochromic and electrofluorochromic materials can be
modulated with an applied potential. Such organics materials are either molecular or
polymer in structure and they usually have donor-acceptor constitutional components.
Anthraquinone is a bio-based dye, which when functionalized, absorbs light in the visible
region. Anthraquinone is also electroactive and it can be electrochemically reduced and
oxidized. Six anthraquinone derivatives were synthesized to examine the effect of both
the type of the heteroatom (amine, alcohol, and sulfide) and their regio-substitution on
the opto-electronic properties. The absorption of the six anthraquinones varied between
453 and 640 nm in the visible region contingent on the heteroatoms and their regiosubstitution.
The anthraquinones retained their reversible electrochemistry with the
cathodic redox potential occurring between -0,81 and -1,54 V. The anthraquinones
examined were electrochemically stable during 300 cycles of cathodic cyclic
voltammetry. The electrochromic behavior of the anthraquinones was confirmed by
spectroelectrochemistry and their electrochromic performance was evaluated.
Electrochromic measurements confirmed the anthraquinones retained their coloration
efficiency (113,3 to 781,2 cm².C-1) and contrast ratio (52,6 to 98,1 %) according to
multiple spectroelectrochemical cycles. Leveraging color subtractive theory and the
intrinsic primary colors of the anthraquinones (yellow, cyan, and magenta), the
spectroelectrochemistry of binary and ternary mixtures of the anthraquinones was
examined. Eight colorimetric transitions were possible with an applied potential,
transitioning from a composite black color to colorless for the yellow + cyan + magenta
ternary mixture. The fluorescence of the anthraquinones was solvatochromic with spectral
shifts between 587 and 675 nm contingent on the solvent polarity. Only the 1,5-bis((2-
hydroxyethyl)amino) anthraquinone was electrofluorochromic with its intrinsic weak
emission being quenched with an applied negative potential. DFT calculations with
different functionals helped understand the opto-electronic properties of the
functionalized anthraquinones.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:umontreal.ca/oai:papyrus.bib.umontreal.ca:1866/32819 |
| Date | 12 1900 |
| Creators | Seddiki, Ilies |
| Contributors | Skene, William |
| Source Sets | Université de Montréal |
| Language | fra |
| Detected Language | French |
| Type | thesis, thèse |
| Format | application/pdf |
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