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Miguel Sabio, Rafael. Nanohybrides luminescents à base de silice et de complexes hétérobimétalliques d-f silyles

Miguel Sabio, Rafael (2016). Nanohybrides luminescents à base de silice et de complexes hétérobimétalliques d-f silyles.

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Résumé en francais

Le design de complexes luminescents hétérobimétalliques a suscité un intérêt croissant ces dernières années en raison de leurs propriétés photophysiques uniques. Dans ces complexes de Nd (III) ou Yb (III) associés à des chromophores du bloc d, la forte émission du métal de transition dans le visible est utilisée pour sensibiliser de façon efficace les niveaux f-f du lanthanide(III) qui émet à son tour dans le visible ou l'IR selon la terre rare. Plus spécifiquement l'attention s'est focalisée sur le développement de complexes hétérobimétalliques d-f pour l'émission dans le proche infrarouge (NIR). En effet le proche infrarouge, comparé à l'UV, pénètre plus facilement les tissus biologiques humains notamment la peau. Bien que de telles propriétés confèrent à ces complexes bimétalliques un fort potentiel pour le diagnostic médical, aucun complexe hétérobimétallique d-f greffé de façon covalente à une matrice de silice n'a été décrit. Dans ce travail de nouveaux complexes hétérobimétalliques d-f contenant des ligands silylés ont été préparés et greffés sur la silice. Les complexes monomères [Ru(bpy)2(bpmd)]Cl2 (noté Ru), [Ru(bpy)(bpy-Si)(bpmd)]Cl2 (noté RuL) et [Ln(TTA-Si)3] (noté LnL3) et les complexes hétérobimétalliques d-f Ru-LnL3 et Ln-RuL (Ln = Nd3+, Yb3+) ont été préparés. La caractérisation des complexes a été effectuée par spectroscopie Raman, RMN 1H et 13C RMN. Les spectres RMN 1D 1H et 13C NMR ainsi que 2D de corrélation HSQC confirment les structures proposées. L'étude des propriétés photophysiques met en évidence l'émission de l'élément lanthanide dans le proche infrarouge ainsi que l'efficacité du processus de transfert d'énergie Ru-Ln qui est facilité par le ligand (2,2'-bipyrimidine). Les mesures de durée de vie et de rendement quantique (ΦET) pour le transfert d'énergie indiquent des valeurs remarquables comprises entre 30 et 84 %. La valeur du rendement quantique (ΦET) du complexe d'Yb-RuL, 73,4 %, est à ce jour la plus grande valeur rapportée pour un complexe hétérobimétallique Ru (II)-Yb (III). Le greffage sur différentes matrices de silice, mésoporeuse SiO2 ou dense SiO2 d, a été réalisé. Les nanohybrides SiO2-RuL, SiO2-NdL3 et SiO2-YbL3 ont été obtenus avec des taux de greffage allant de 0,08 à 0,18 mmol de complexe par gramme de silice. SiO2-RuNd et SiO2-RuYb ont été obtenus par greffage simultané des complexes silylés monomères de ruthénium et de lanthanide, des taux de greffage de 0,10 à 0,16 mmol.g-1 ont été obtenus, respectivement. Les rendements quantiques ΦET de transfert d'énergie des nanohybrides SiO2-RuNd et SiO2-RuYb sont respectivement de 40 and 27,5 %. La valeur remarquable obtenue pour le nanohybride impliquant le néodyme, SiO2-RuNd, s'explique par bonne adéquation entre les niveaux d'énergie du donneur et de l'accepteur. Les nanohybrides SiO2-RuYbL3, SiO2-YbRuL, SiO2d-YbRuL et SiO2-NdRuL ont été obtenus par greffage des complexes silylés hétérobimétallic d-f élaborés dans ce travail, les taux de greffage, de 0,03 à 0,17 mmol.g-1 permettent d'envisager une fonctionnalisation chimique ultérieure de ces nanoobjets. Les propriétés de luminescence de ces nanohybrides sont similaires à celles des complexes non greffés hormis pour SiO2-YbRuL and SiO2d-YbRuL qui présentent des profils de luminescence différents comparés au complexe libre Yb-RuL. Le greffage à l'intérieur des pores de la silice pourrait éviter le processus de désactivation de la luminescent contrairement au greffage sur la matrice de silice dense. Les propriétés photophysiques associées à la morphologie et à la stabilité de la matrice de silice mésoporeuse permettent d'envisager l'utilisation de ces nouveaux nanohybrides luminescents dans le proche infrarouge comme nanosondes ou nanomarqueurs de systèmes biologiques.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Menu, Marie-Joëlle
Ribeiro, Sidney José Lima
Ecole doctorale:Sciences de la matière (SdM)
laboratoire/Unité de recherche :Centre Interuniversitaire de Recherche et d'Ingénierie des MATériaux (CIRIMAT), UMR 5085
Mots-clés libres :Complexes métalliques - Terres rares - Matériaux mésoporeux - Silice - Luminescence
Sujets :Sciences des matériaux
Déposé le :27 Sep 2019 09:06