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Ab Initio Modeling of the Interactions Between Photochrome and Surfaces
Grâce à leur aptitude à fonctionner comme des interrupteurs moléculaires, les photochromes peuvent être utilisés comme les constituants fonctionnels pour le stockage optiques et d'autres technologies émergentes. Pour exploiter leurs avantages dans le domaine de l'électronique moléculaire,...
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| Auteurs principaux : | , , , , , , |
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| Collectivités auteurs : | , , , |
| Format : | Thèse ou mémoire |
| Langue : | anglais |
| Titre complet : | Ab Initio Modeling of the Interactions Between Photochrome and Surfaces / Kathy Chen; sous la direction de Denis Jacquemin et de Adèle Laurent |
| Publié : |
2016 |
| Accès en ligne : |
Accès Nantes Université
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| Note sur l'URL : | Accès au texte intégral Accès réservé au texte intégral |
| Note de thèse : | Thèse de doctorat : Chimie : Nantes : 2016 |
| Sujets : |
| Résumé : | Grâce à leur aptitude à fonctionner comme des interrupteurs moléculaires, les photochromes peuvent être utilisés comme les constituants fonctionnels pour le stockage optiques et d'autres technologies émergentes. Pour exploiter leurs avantages dans le domaine de l'électronique moléculaire, il faut d'abord déposer les photochromes sur un substrat, ce qui mène à de nouveaux systèmes hybrides organique-inorganique. Comme la grande majorité des études théoriques dédiées aux photochromes ont été réalisées sur des molécules isolées, la simulation des propriétés de photochromes à l'état adsorbé se révèle nécessaire pour atteindre une compréhension atomique des interactions photochrome-surface. Cette thèse s'articule autour de ce thème, notamment celui de la modélisation de systèmes hybrides à l'aide d'une description périodique et ab initio utilisant la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) et sa version dépendant de temps (TD-DFT). Nous commençons par établir des stratégies de conception pour les diaryléthènes en phases gazeuse et aqueuse, avant d effectuer un traitement de l'adsorption des photochromes sur le dioxyde de titane. Ensuite, nous appliquons notre modèle d'adsorption aux systèmes de complexité croissante, tels que les dyades multiphotochromiques et le substrat méconnu de CuSCN, en vue d'approfondir notre exploration de ces systèmes. De cette manière, nous démontrons comment, malgré les imprécisions inhérentes à la DFT et les défis liés à la taille et l'hétérogénéité des systèmes, nous arrivons à extraire, valider et interpréter des informations chimiques et les propriétés de ces systèmes. Because of their capacity to act as a light-triggered molecular switch, photochromes have been envisioned as the main molecular component in optical information storage devices and photoresponsive logic gates. However, in order for photochromes to be exploited in applications of molecular electronics, they must first be interfaced through a substrate to form a hybrid organicinorganic system. Given that the computational literature on photochromes is frequently centered within gas or solution environments, computational insights into their behavior in a condensed matter context are highly desirable for both predicting and rationalizing the photochrome-surface interactions at an atomistic level. This thesis is centered on this theme of modeling hybrid organic-inorganic systems with ab initio density functional theory (DFT) and its time-dependent counterpart (TD-DFT) used in a condensed matter context. We begin by establishing design strategies for isolated diarylethene-based photochromes in the gas and aqueous phases, followed by a treatment of the photochrome adsorbed onto titanium dioxide. We then press our explorations deeper by applying our adsorption model to increasingly non-trivial systems, including a p-type substrate and multiphotochromic dyads. Despite the challenges and limitations of describing large heterogeneous systems through firstprinciples DFT, we demonstrate how we extract, validate, and interpret chemical insights into the properties of these novel hybrid systems. |
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| Variantes de titre : | Modélisation des interactions entre photochromes et surfaces |
| Notes : | Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Matériaux, Matières, Molécules en Pays de la Loire (3MPL) (Le Mans) Partenaire(s) de recherche : Chimie Et Interdisciplinarité : Synthèse, Analyse, Modélisation (Nantes) (Laboratoire), Université Bretagne Loire (COMUE) Autre(s) contribution(s) : Florent Boucher (Président du jury) ; Mariachiara Pastore (Membre(s) du jury) ; Frédéric Castet, David Loffreda (Rapporteur(s)) |
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