Etude de la structure électronique, des propriétés optiques et thermodynamiques des chromophores organiques et des oligoacènes

Abstract

Dans cette thèse, le logiciel Gaussian 09 W qui implémente la DFT a été utilisé pour étudier la structure électronique, les propriétés optiques et thermodynamiques des oligoacènes et des chromophores organiques à savoir : des molécules de pentacène (C22H14), de tetracène (C18H12) et leurs dérivés suite au dopage avec les atomes de chlore (C22H7Cl7 et C18H6Cl6), la molécule de fulminène (C26H16) et enfin la molécule de circumanthracène (C40H16) dopée avec l’atome de fluor. Nous avons utilisé la base cc-PVDZ pour les molécules de pentacène et de tetracène et la base 6- 311+ G (d, p) pour la molécule de fulminène. Pour la molécule de fulminène, l’analyse spectroscopie RMN (1H et 13C), UV-vis, IR et Raman a montré une bonne corrélation, entre nos valeurs et celles expérimentales, ce qui a permis de confirmer la structure moléculaire et le modèle de calcul de cette molécule. Les énergies HOMO-LUMO calculées montrent que le transfert de charge se produit à l’intérieur de cette molécule. L’écart énergétique obtenu s’est avéré être en bon accord avec les résultats expérimentaux rapportés dans la littérature et ceci nous a permis de conclure que cette molécule est un isolant puisque son écart énergétique est supérieur à 4 eV. Ces résultats suggèrent qu’elle a des applications potentielles en optoélectronique, en optique linéaire et non linéaire, elle peut donc être utilisée comme isolant dans de nombreux dispositifs électroniques. Pour les molécules de pentacène (C22H14), de tetracène (C18H12) et leurs dérivés suite au dopage avec les atomes de chlore, les résultats obtenus aux niveaux B3LYP et BPBE montrent que ces molécules sont des semiconducteurs. Les valeurs de βmol et μ calculées pour les molécules de C18H6Cl6 et C22H7Cl7 sont plus élevées que celle de l'urée, ceci montre que ces matériaux ont de bonnes propriétés optiques non linéaires et par conséquent sont de très bons candidats pour la conception de dispositifs optoélectroniques et photoniques. Pour la molécule de circumanthracène, nos résultats montrent que l'effet de perfluoration sur la molécule de circumanthracène augmente les énergies de réorganisation des trous et des électrons, les propriétés optoélectroniques et optiques non linéaires et l'énergie d'excitation de transition. Les valeurs des énergies de réorganisation suggèrent que ces matériaux ont des propriétés de transport prometteuses. L'analyse de l'orbitale de liaison naturelle (NBO) de cette molécule a également été réalisée pour déterminer l'énergie de stabilité et la délocalisation de la charge dans les molécules. Les résultats théoriques des composés étudiés dans notre travail sont en accord avec les résultats expérimentaux. Cela confirme leurs structures moléculaires.