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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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