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Composition du jury:
Didier Astruc, Professeur Bordeaux I-IUF…………………………………………Rapporteur
Jean-Pierre Sauvage, Directeur de recherche CNRS, Strasbourg……Rapporteur
Michel Etienne, Professeur Toulouse III…………………………………………Examinateur
Gwénaël Rapenne, Maître de Conférence Toulouse
III……….Directeur de thèse
Jean-Pierre Launay, Professeur Toulouse III-IUF…………………Directeur
de thèse
Mots-clés :
moteur moléculaire, couplage croisé, ligand cyclopentadiènyle,
scorpionate, ruthénium, molécule unique.
Résumé de la thèse
La miniaturisation de systèmes intégrant des fonctions
complexes est un but avoué des Nanosciences, la synthèse
d’un moteur monomoléculaire rotatif restant, à
ce jour, un défi à relever. Un moteur moléculaire
rotatif est une molécule qui, de manière continue,
transforme une énergie en travail via un mouvement de rotation
unidirectionnel contrôlé. Quelques équipes ont
d’ores et déjà synthétisé des
molécules agissant comme des moteurs moléculaires
en solution mais celles-ci ne sont pas conçues pour être
étudiées en tant que molécule unique. Nous
avons décidé de synthétiser un moteur moléculaire
à énergie électrique adapté à
une étude en tant que molécule unique, déposée
sur une surface entre les électrodes d’une nanojonction,
par microscopie à sondes locales : microscopie à force
atomique (AFM) et microscopie à effet tunnel (STM).
En introduction seront présentés le design et le principe
du moteur monomoléculaire. Ce sera un complexe organométallique
de ruthénium qui comprendra une partie fixe (stator), un
ligand hydrotrisindazolyborate fonctionnalisé pour interagir
fortement avec les surfaces utilisées en microscopie et une
partie mobile (rotor) constitué d’un ligand cyclopentadiényle
qui possèdera des bras espaceurs terminés par des
groupements électroactifs. Un ion de ruthénium(II)
servira de rotule entre le rotor et le stator. Le rôle des
groupements électroactifs sera de transférer les électrons
d’une électrode à l’autre et de convertir
l’énergie électrique fournie en mouvement de
rotation de l’ensemble du rotor.
La synthèse des ligands hydrotrisindazolylborates fonctionnalisés
soit par des acides carboxyliques pour l’étude du moteur
sur une surface d’oxyde utilisé en AFM, soit par des
thiols pour une utilisation sur surface métallique couramment
rencontrée lors d’études en STM, sera décrite
dans une première partie. Le choix et la synthèse
des groupements électroactifs feront l’objet de la
deuxième partie et dans une troisième partie, l’assemblage
par chimie de coordination des différentes parties préalablement
synthétisées (rotor, stator et groupement électroactif)
du moteur sera décrit. La vérification, pour les molécules
synthétisées, du cahier des charges d’un moteur
moléculaire établi en introduction, sera effectuée
dans la dernière partie et permettra de montrer l’adéquation
des molécules synthétisées et de leurs fonctions.
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