Assemblages moléculaires photoactifs pour la limitation optique et la bio-imagerie

Abstract

Dans cette thèse, nous ciblons de nouveaux absorbeurs biphotoniques pour la bio-imagerie et la limitation optique. Nous nous sommes intéressés plus précisément à des octupôles, structures connues pour posséder des propriétés intéressantes en optique non-linéaire et plus particulièrement en absorption à deux photons. Ainsi, les cœurs isocyanurate et 1,3,5-triazine, connus comme étant des accepteurs, mènent à des octupôles bidimensionnels lorsqu’ils sont substitués de façon symétrique. Pour lors, les isocyanurates ont été peu étudiés pour l’optique non linéaire tandis que les triazines ont déjà été étudiées dans ce cadre et sont connues pour avoir de bonnes propriétés en absorption à deux photons. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à la synthèse d’isocyanurates organiques et à l’étude de leurs propriétés optiques. Nous avons plus particulièrement étudié l’effet de la planarisation et de l’extension du système conjugué. Dans un deuxième temps, nous nous sommes intéressés à la synthèse et à l’étude des propriétés optiques des tristyryltriazines afin de comparer celles-ci à leurs analogues tristyrylisocyanurates et d’étudier l’influence du cœur sur les propriétés en sachant que la triazine est un cœur plus électroattracteur que l’isocyanurate. Puis, nous nous sommes intéressés à la synthèse de complexes ruthénium-alkynyl trinucléaires à cœurs isocyanurates et triazines, car le ruthénium est un métal d6 connu pour améliorer les propriétés en optique non linéaire. Enfin, nous avons synthétisé des dérivés hydrosolubles de composés organiques qui présentaient les propriétés optiques les plus prometteuses pour la bio-imagerie. En collaboration avec le Dr. Gary-Bobo, nous avons pu confirmer le potentiel de ces molécules pour de telles applications.In this work, new biphotonic absorbers were targeted for applications in bio-imaging and optical limiting. We have investigated the synthesis of octupoles since these multipolar structures were often shown to lead to interesting optical properties, especially two-photon absorption. The structures studied were isocyanurate- or 1,3,5-triazine-cored star-shaped derivatives. Both cores are known to be electron-accepting units and to give rise to two-dimensional octupoles when symmetrically substituted. So far, isocyanurates have not often been studied in nonlinear optics, whereas triazines have already been screened and were shown to have good two-photon absorption properties. We first focused on the synthesis of organic isocyanurates and on the study of their optical properties. We started by studying the planarization effect of the extension of the peripheral arms on the optical properties. We then focused on the synthesis and study tristyryltriazines analogous to the previous tristyrylisocyanurates. New structure/property relationships were thus established since the triazine is more electron-attracting than the isocyanurate core. We next synthesized ruthenium-alkynyl trinuclear complexes with isocyanurate and triazine cores, since ruthenium is a d6 metal known to enhance the nonlinear optical properties. We finally studied water-soluble derivatives for bio-imaging. In collaboration with Dr. Gary-Bobo we confirmed their potential for such applications