Description du sujet de thèse

Matériaux supramoléculaires organique pour la thermoélectricité

Contexte de travail

L’association de ces blocs moléculaires par des interactions non-covalentes mais directionnelles peut aboutir à la formation de matériaux de formes variables tels que des fils (associations 1D) ou des films (associations 2D) dont les propriétés sont multiples. Notre groupe de recherche s’est spécialisé ces dernières années dans ce type de composés en étudiant un type de plateforme baptisée Toluène Bis-Amide (TBA). Ces composés s’auto-organisent de façon très efficace en rubans ne présentant quasi aucun défaut de structure. Ces rubans seraient ainsi capables de transporter efficacement les charges (et donc le courant électrique) entre deux électrodes, ce qui ferait d’eux des matériaux semi-conducteurs prometteurs pour obtenir des dispositif souples tels que des générateurs thermoélectriques.
Un matériau thermoélectrique convertit une différence de chaleur en tension électrique, et cette technologie représente dans le contexte actuel une option sérieuse de mode de production d’énergie verte alternative. Un bon semi-conducteur thermoélectrique doit conduire efficacement le courant (charges) mais faiblement la chaleur. Ainsi des rubans supramoléculaires sont de bons candidats car ils pourraient combiner ces deux caractéristiques. En effet, ils présentent peu de défauts structuraux favorisant une bonne conductivité et leur nature non-covalente devrait bloquer le transport de chaleur.
L’objectif de ce travail de thèse est de concevoir et fabriquer des architectures supramoléculaires organiques innovantes qui répondront à ces critères. Ces molécules associeront le motif d’auto-assemblage TBA à un groupe bon transporteur des électrons, la s-tétrazine (Schéma 1). Dans ce projet, nous explorerons notamment l’importance des fonctions d’assemblages (amide vs thioamide) dans les processus supramoléculaires et dans l’effet thermoélectrique. A l’interface de nombreux domaines allant de la chimie organique à la physico-chimie, de la science des matériaux aux dispositifs électro-organiques, ce travail consistera en la réalisation de plusieurs objectifs :
1) La synthèse des systèmes fonctionnels hétérocycliques.
2) L’évaluation des propriétés physico-chimiques (électro-optiques, mécanismes d’association supramoléculaires, TEM, AFM, diffusion de rayons X …) des (supra)molécules.
3) La mise en forme des matériaux correspondants au sein de dispositifs électroniques. La personne recrutée aura l’occasion de rejoindre le groupe de notre collaborateur le Prof. ORGIU au Québec pour des séjours de quelques semaines.


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Contraintes et risques

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