Photo-commutation de solides moléculaires (études cristallographiques d'états stationnaires et de dynamiques ultra-rapides)

Abstract

Ces travaux de recherche portent sur l'étude de commutations photoinduites de différents matériaux moléculaires ainsi que sur les mécanismes sous-jacents. Dans un premier temps, les études cristallographiques d'états photo-induits quasi-stationnaires de composés à transition de spin sont présentées. La comparaison des réponses des polymorphes du [Fe(PM-BiA) (NCS) ], des polymorphes du [(TPA)Fe(TCC)]PF et du composé [Fe(DPEA)(NCS) ] au sein de cette même classe de matériaux a permis de mettre en évidence différents mécanismes intervenant au cours des changements d état de spin thermo- et photo-induits, suivant l'importance des couplages inter-moléculaires. Dans un second temps, les études de commutations du composé [(TPA)Fe(TCC)]PF , générées par un pulse laser femtoseconde et la dynamique structurale ultra-rapide associée sont abordées. Les expériences de diffraction picoseconde des rayons X ont permis d'étudier de façon approfondie la dynamique hors équilibre où deux grandes étapes sont mises en évidence: une photo-commutation ultra-rapide puis une thermo-commutation microseconde. Enfin, l'étude de phénomènes coopératifs précurseurs de la transition de phase photoinduite au cours de la transition neutre à ionique du TTF-CA, à l'aide de mesures de diffusion diffuse résolues en temps, est présentée. Les résultats associés à des développements expérimentaux permettent de mettre en évidence l aspect unidimensionnel du mécanisme pré-transitionnel.The present work deals with the photoinduced switching studies of several molecular materials and the underlying mechanisms. In a first part, crystallographic studies of photoinduced quasi-stationary states of spin transition compounds are presented. The comparison between the response of [Fe(PM-BiA) (NCS) ] polymorphs, [(TPA)Fe(TCC)]PF polymorphs and the [Fe(DPEA)(NCS) ] compound in this material class allowed to highlight various mechanisms during the thermally and photoinduced spin state change, according to the amplitude of intermolecular coupling. In a second part, photo-switching studies of the [(TPA)Fe(TCC)]PF compound, generated by a femtosecond laser pulse and the associated ultrafast structural dynamic are presented. The picoseconds X-ray diffraction experiments allowed the in-depth study of the out-of-equilibrium dynamic where two major step are evidenced: an ultrafast photo-switching followed by a microsecond thermal switching. Finally, precursor cooperative phenomena study of photoinduced phase transition during neutral to ionic transition of TTF-CA by means of time resolved diffuse scattering measurements is addressed. Results associated to experimental developments made it possible to highlight the pretransitonal mechanism one-dimensional aspect.RENNES1-BU Sciences Philo (352382102) / SudocSudocFranceF