Résumé :
Durant ce travail de thèse, les propriétés structurelles et photoniques des metallophosphonates luminescents hybrides ont été étudiées en abordant le rôle de leur structure dans les propriétés luminescentes. Les métallophosphonates possèdent différentes coordinations chimiques montrant leurs capacités à former plusieurs centres métalliques ainsi qu’une forte liaison chimique de type P-O-M. L’objective de ce travail est l’étude des matériaux hybrides organiques-inorganiques luminescents dont le composant organique offre une plateforme solide facilement amovible avec divers groupes fonctionnels. Cette étude s’articule sur différents metallophosphonates hybrides synthétisés par voie hydrothermale à l’aide de ligands organiques tels que le fluorène, le thianthrène et l’acide phosphonique avec des éléments alcalino-terreux (Mg, Ca, Sr, Ba) et des métaux de transitions (Mn, Co, Cu, Zn). Ces derniers ont été obtenus en manipulant la nature de la molécule, le nombre de groupes fonctionnels et les propriétés cationiques au sein de la structure. Grace à leurs caractéristiques liés à leurs différents arrangements structurels, les matériaux synthétisés montrent diverses propriétés, notamment la rigidité et la stabilité thermique. De plus, ces matériaux montrent des propriétés de luminescences intéressantes tel que la fluorescence, phosphorescence à température ambiante (PTA), les déplacements bathochrome et hypsochrome, l’émission de type excimère ainsi que l’apparition de nouvelles bandes de luminescence rouge et verte pour certains cations spécifiques. Enfin, la variation des propriétés de composés hybrides en fonction de la structure est discutée, en tenant compte le phénomène d’émission induite par Agrégation (AIE) et d’émission améliorée par agrégation (AEE).
Mots-clés : Matériaux luminescents, matériaux hybrides, Metallophosphonates, Ions alcalino-terreux, synthèse hydrothermale, Photoluminescence, Fluorescence, Émission induite/améliorée par agrégation;
Abstract:
This thesis work systematically investigates the structural and photophysical properties of rare-earth-free metallophosphonate hybrid luminescent materials, emphasizing the role of structure in luminescent properties. Metallophosphonates demonstrate exceptional versatility with their coordination chemistry, highlighted by their ability to interact with multiple metal centers and form robust P-O-M metal bonds. We aim to study crystalline organic-inorganic hybrid luminescent materials in which the organic part provides a rigid platform which is easily modifiable with various functional groups. we present various metallophosphonate hybrids synthesized through the hydrothermal route using functionalized organic ligands such as Fluorene, Thianthrene, and Tetraphenylethylene (TPE) phosphonic acid with different alkaline-earth elements (Mg, Ca, Sr, Ba) and transition elements (Mn, Co, Cu, Zn). Different metallophosphonate materials are obtained by manipulating the nature of molecules, the number of functional groups, and the characteristics of cations in the structure. Due to that, the synthesized metallophosphonate hybrid materials exhibit diverse structural properties, including rigidity, thermal stability, and different arrangements like face-to-face or edge-to-face and herringbone stacking patterns. Furthermore, these materials display intriguing luminescent properties, such as Fluorescence, Room Temperature Phosphorescence (RTP), Bathochromic and Hypsochromic shift (red and blue shift), Excimer emission, and other novel green and red luminescence bands, particularly in the presence of specific cations. Lastly, we discuss and explore the interconnection between structural and physical properties including the phenomena of Aggregation Induced Emission (AIE) and Aggregation Enhanced Emission (AEE) for hybrid compounds.
Keywords: Luminescent materials, Hybrid material, Metallophosphonates, Alkaline-earth ions, Hydrothermal synthesis, Photoluminescence, Fluorescence, Aggregation induced/enhanced emission.
Contact : Julien Cardin (CIMAP/NIMPH);
