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Accueil > Groupes scientifiques > Electrochimie et Couches Minces > Organisation et Interactions Moléculaires sur les Surfaces

Surfaces photo-commutables

par Allongue Philippe, Anne-Marie - publié le , mis à jour le

Participants : P. Allongue, J. –N. Chazalviel, C. Henry de Villeneuve , F. Ozanam

Doctorant  : L. Nguyen Le Tang, S. Klaes

Collaboration : K. Rück-Braun - Institut für Chemie – TU Berlin - Allemagne

La mise au point/réalisation de surfaces ayant des propriétés physico-chimiques pilotables par un stimulus externe est un enjeu pour de nombreux domaines d’application (optoélectronique, microfluidique, capteurs etc...). Dans ce contexte l’ancrage de composés commutables par action de la lumière, d’un champ électrique ou d’autres stimuli, ouvre des perspectives intéressantes.
Nous étudions les propriétés de photocommutation de photochromes organiques de la famille des indolyl-fulgimides (Fig. 1a). Les groupes fulgimides substitués par un amino-linker sont ancrés de façon covalente sur des monocouches d’acide carboxylique "activées", greffées sur des surfaces hydrogénées de silicium.
Les spectres IR de monocouches composées uniquement de formes ouvertes (E) ou fermées (C) (Fig.1b) montrent qu’il existe un décalage de la bande d’absorption IR principale (V_c=0), ce qui permet une "lecture" de la commutation par spectrscopie IR in situ. Nous étudions l’évolution sous illumination Vis ou UV des bandes carbonyles (V_c=0) associées aux différents isomères. La figure 1c montre que la commutation est réversible entre deux états photo sationnaires PSS_UV et PSS_Vis (Fig. 1d). Une analyse quantitative des intensités des bandes IR associées au groupements acides et NHS disparus après couplage des fulgimides a permis de déterminer la densité surfacique de photochromes et la composition isomériques dans les deux états PSS_UV et PSS_Vis. Nos résultas montrent que dans le cas d’une couche dense (1.7 1014 fulgi/cm2), une grande partie des fulgimides s’isomérisent avec seulement sim20% d’entre eux qui restent non photoactifs pour des raisons d’encombrement stérique. Une photocommutation complète est observée pour des monocouches dont la densité est inférieure à la compacité maximale.

Fig. 1  : (a) Structures et UV-Vis transition des composés indolyl fulgimides. (b) Spectres IR de monocouches formées d’un seul type d’isomère : isomères C (courbe bleue) ou E (courbe rouge). (c ) Evolution de la composition chimique d’une monocouche – ne contenant initialement que des isomères C - au cours de cycles d’illumination Vis/UV successifs. La concentration en formes ouvertes (E+Z) ou fermées (C) est indiquée, respectivement, par les points rouges et noirs. (d) La composition de la surface oscille entre les deux états photostationnaires : PSS_Vis (cycles impairs) et PSS_UV (cycles pairs).

Publication :

- C. Henry de Villeneuve, F. Michalik, J.-N. Chazalviel, K. Rück-Braun, and P. Allongue, "Quantitative IR Readout of Fulgimide Monolayer Switching on Si(111) Surfaces," Advanced Materials 25 (3), 416-421 (2013)