Heterosupramolecular Chemistry : an approach to modulating the function of molecular devices

• Forschungsstelle: EU FRP
• Projektnummer: 96.0393
• Projekttitel Englisch: Heterosupramolecular Chemistry : an approach to modulating the function of molecular devices

Schlüsselwörter (Französisch)

Transfert d'électrons latéral; monocouche; ZrO2;
TiO2; nanocristallin

Alternative Projektnummern (Englisch)

EU project number: FMRXCT960076

Forschungsprogramme (Englisch)

EU-programme: 4. Frame Research Programme - 10.1 Stimulation of training and mobility

Kurzbeschreibung (Französisch)

Veuillez consulter l'abstract

Partner und Internationale Organisationen (Französisch)

DCU, UF, UB, US, UCD, UBir, EPFL

Abstract (Französisch)

Un nouveau phénomène a été découvert et étudié dans le cadre de ce projet, à savoir le transfert d'électrons latéral dans une monocouche de molécules électroactives adsorbées à la surface d'un oxyde métallique déposé sur support conducteur.
L'électrode est constituée d'une couche nanocristalline de dioxyde de titane ou de zirconium mésoporeuse déposée sur verre conducteur (SnO2). Le facteur de rugosité de la couche est d'environ 100 par mm d'épaisseur, ce qui signifie qu'une couche typique de 5 mm présente une surface accessible aux molécules telle i 500 fois supérieure à la surface projetée. Considérant le fait que le potentiel rédox de i (0,8 V I NHE) se situe dans la bande interdite du semiconducteur TiO2, nous avons été surpris de constater qu'une monocouche de ces' molécules déposées sur de telles électrodes nanocristallines pouvaient être totalement oxydées en moins d'une seconde par application d'un potentiel de 1,0 V à l'électrode. Le processus est réversible et s accompagne d'un électrochromisme remarquable: l'oxydation produit une forte coloration bleue. L'absorbance passe de 0 à plus de 2 à 730 nm. Le même phénomène a été observé sur oxyde de zirconium. Vu que le flux électronique ne peut pas s'écouler à travers d'oxyde métallique qui se comporte comme un isolant dans ce domaine de potentiel, il a été postulé que le phénomène observé correspondait à une oxydation de i au contact du verre conducteur, suivie d'un transfert d'électrons latéral au sein de la monocouche. Cette hypothèse a été confirmée par l'observation d'un seuil de percolation pour la conductivité. La fraction électrochimiquement accessible passe brusquement de 0 à 1 lorsque le taux d'occupation de la surface dépasse 50% de la monocouche saturée. Le coefficient de diffusion apparent a été mesuré en fonction de la concentration de surface et de la nature du milieu (viscosité, constante diélectrique). Ces mesures ont permis de mieux comprendre les paramètre contrôlant le phénomène.
L'étude de l'électrochromie de couches nanocristallines de dioxyde de titane dérivé par une monocouche de viologène portant un ou deux groupes d'attache phosphoné (2, 3, 4) a également été étudiée. Dans ce cas, le transfert d'électrons a lieu à travers la bande de conduction du semi-conducteur et non par percolation latérale. Le viologène oxydé est incolore tandis qu'il est bleu à l'état réduit (-0,7 V / NHE). Des dispositifs électrochromes propres à réaliser des vitrages ou des affichages ont été élaborés, avec soit éle bleu de Prusse sur verre conducteur soit le zinc comme contre électrode. Des temps de commutation de moins d'une seconde pour un changement d'absorbance pouvant atteindre 3 à 600 nm ont été obtenus. Ces dispositifs sont actuellement l'objet d'un développement industriel dans le cadre du projet Innovation IN207321.
Au cours de ce projet, des couches nanocristallines d'oxyde de zirconium ont également été développées, sur le même principe que les couches de dioxyde de titane. La taille des particules qui la composent (10-20 nm) et le facteur de rugosité des couches sont semblables à ceux des films de TiO2 précédemment développés dans notre groupe.

Datenbankreferenzen (Englisch)

Swiss Database: Euro-DB of the
State Secretariat for Education and Research
Hallwylstrasse 4
CH-3003 Berne, Switzerland
Tel. [phone]
Swiss Project-Number: 96.0393