Diapositive 1

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XIème RCTF-Dinard 2008
UMI-Meknès Maroc
FST-Errachidia Maroc
NOUVEAUX OLIGOMERES A BASE DE THIOPHENE ET
PHENYLENE. ETUDE COMPUTATIONNELLE PAR DFT, DES
PROPRIETES GEOMETRIQUES ET OPTOELECTRONIQUES
H. Zgou1,2, M. Bouachrine1, M. Hamidi2 1Unité
de Recherche sur les Macromolécules
Modélisation, Faculté des Sciences et Techniques,
B.P. 509 Boutalamine, 52000 Errachidia,
Maroc. 2Unité de Chimie Théorique Appliquée,
Faculté des Sciences et Techniques, B.P. 509
Boutalamine, 52000 Errachidia, Maroc.
lrmm_fste_at_yahoo.fr
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Plan de lexposé

• Introduction

• Programmes et méthodes de calcul utilisés

• Structures des oligomères étudiés

• Discussion des propriétés des oligomères

1. Propriétés géométriques
2. Propriétés optoélectroniques

• Conclusion

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Définition et exemples
Introduction
Polymères organiques p-conjugués
polyènique
Aromatique
Aromatique hétérocyclique
Mixte
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Découverte de conduction
Introduction
1977, polyacytylène dopé
Prix Nobel de Chimie en 2000
Pour la découverte et le développement des
polymères conducteurs
Hideki Shirakawa University of Tsukuba
Alan MacDiannid University of Pennsylvania
Alan Heeger University of California at
Santa Barbara
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Avantages et Intérêts
Introduction
Polymères conducteurs
Propriétés mécaniques (Polymères classiques)
Propriétés électroniques (Métaux)
Légèreté Flexibilité Facilité de mise en
oeuvre Faible coût
Utilisations non possibles ou pratiques avec les
matériaux conventionnels
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Applications
Introduction

• Diodes électroluminescentes
• Écrans daffichage
• Cellules photovoltaïques
• Transistors à effet de champ
• etc.
• .
• .
• .

- J. R. Sheats, H. Antoniadis, M. Hueschen, W.
Leonard, J. Miller, R. Moon, D. Roitman, A.
Stocking, Science 1996, 273, 884888. - a) T. A.
Stockheim, R. L. Elsenbaumer, J. R. Reynolds
(Eds.), Handbook of Conducting Polymers, Marcel
Dekker, New York, 1998 b) H. S. Nalwa (Ed.),
Handbook of Organic Conductive Molecules and
Polymers, vol. 13, John Wiley Sons, New York,
1997.
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Structure de bandes
Bande de conduction
Bande de conduction
Bande de conduction
Gap faible (semi-conducteur)
gap élevé (isolant)
Bande de valence
gap nul (conducteur) Niveau de Fermi
Bande de valence
Bande de valence
Polymère conducteur Bande de valence
HOMO Bande de conduction LUMO EGap ELUMO -
EHOMO
Polymère classique
Métal
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Approche théorique
Introduction
Apport de la chimie théorique H?E?
Interpréter des phénomènes inexpliqués
expérimentalement
Vérification de lexpérience
Prédiction et modulation des propriétés physico-c
himiques
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Programmes et méthodes de calcul
Programmes informatiques Gaussian 03, Révision
A7 GaussView 3.0 Méthodes de calcul Propriétés
géométrique et électroniques DFT au niveau de
la méthode B3LYP/6-31G Propriétés
dabsorption Méthode semi-empirique ZINDO ab
initio CIS/3-21G DFT//TD/B3LYP/3-21G
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Structures des oligomères étudiés
PTPTP
2OCH3PTPTP
4OCH3PTPTP
6OCH3PTPTP
4OCH3PTTTP
S. Lois, Thèse 2004, Laboratoire dHétérochimie
Moléculaire et Macromoléculaire, UMR CNRS5076,
Ecole Nationale Supérieure de Chimie de
Montpellier,8, rue de lEcole Normale, 34296
Montpellier Cedex 05, France
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Propriétés géométriques
Interaction Soufre-Oxygène

• - Alemàn et al., Synth. Met., 149 (2005) 151
• Sandrine LoisEur. J. Org. Chem. 2007, 40194031

ds-o 2,78 Å
r(S) r(O) 1,85 1, 50 3,35 Å
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Propriétés électroniques

• Les groupements méthoxy réduisent lécart entre
  les niveaux HOMO et LUMO

• La substitution dun cycle phénylène par celui
  du thiophène diminue le gap

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Diagramme des orbitales frontières
Effet des groupements méthoxy
0,0
-0,5
-1,0
LUMO
-1,5
-2,0
Énergie (eV)
-2,5
3,27
3,16
3,33
-3,0
3,47
-3,5
-4,0
-4,5
HOMO
-5,0
-5,5
-6,0
PTPTP
4OCH3PTPTP
2OCH3PTPTP
6OCH3PTPTP
Les groupements méthoxy déstabilisent LHOMO et
légèrement LUMO réduisant ainsi le gap.
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Diagramme des orbitales frontières
Effet de la substitution dun cycle phénylène par
celui de thiophène
LUMO
HOMO
La substitution dun cycle phénylene par celui de
thiophène dans loligomère 4OCH3PTPTP entraîne
une déstabilisation de lHOMO et une
stabilisation de LUMO et donc la réduction du gap.
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Propriétés optiques

• ?max calculées par la méthode TD//B3LYP/3-21G(d)
  sont en bon accord avec celles obtenues
  expérimentalement

• lintroduction des groupements méthoxy sur les
  phénylène provoquent un effet bathochrome
• La substitution dun cycle phénylène par celui
  du thiophène augmente ?max

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Conclusions
Conclusions
Les méthodes de calculs DFT utilisées confirment
bien les résultats trouvés expérimentalement
Lintroduction des groupements méthoxy sur le
cycle phénylène, améliore les propriétés
optoélectroniques des oligomères
La substitution dun cycle phénylène, au centre
de 4OCH3PTPTP, par un cycle thiophène provoque la
déstabilisation de lHOMO et la stabilisation de
LUMO conduisant à la diminution de gap et
laugmentation de ?max ( Amélioration des
propriétés optoélectroniques )
Dans cette étude nous avons pu démontré que les
propriétés des oligomères PTPTP (Eg 3.47 eV,
?max 414 nm) sont intermédiaires entre celles
de 5P( 4.25 eV, 312 nm) et 5T (2.78 eV, 507nm).
Les oligomères à base de thiophène et phénylène
substitués par les groupements alkoxy sont
solubles, faciles à caracérisés, possèdent
dintéressantes propriétés physicochimiques et
peuvent donc être prometteurs dans des
applications en optoélectronique
Zgou et Al. Acta Physico-Chimica Sinica, 24
(2008) 1-4
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- Coopération Maroco-Tunisienne (Project No.
02/MT/16) - Agence Universitaire de la
Francophonie (AUF) (Réf. 63/3PS589) -
Association Marocaine des Chimistes Théoriciens
(AMCT)
Merci de votre attention