Soutenance de thèse de Damien BRUNEL
Ecole Doctorale
SCIENCES CHIMIQUES - Marseille
Spécialité
Sciences Chimiques
établissement
Aix-Marseille Université
Mots Clés
nano-antennes,rectification,click chemistry,ferrocene,
Keywords
rectenna,rectification,click chemistry,ferrocene,
Titre de thèse
Nano-antennes plasmoniques avec des diodes moléculaires rectifiantes pour la captation dénergie et la photodétection.
Synthesis of dyes for rectenna systems
Date
Friday 4 September 2020
Adresse
Faculté des Sciences Site St Jérôme
Aix Marseille Université 52 Avenue Escadrille Normandie Niemen
13013 Marseille
Salle des thèses
Jury
Directeur de these | M. Frédéric DUMUR | Aix Marseille Université |
CoDirecteur de these | M. David DUCHE | Aix Marseille Université |
Examinateur | M. Ludovic ESCOUBAS | Aix Marseille Université |
Examinateur | Mme Isabelle LEDOUX-RAK | École normale supérieure Paris-Saclay ENS Cachan |
Rapporteur | Mme Muriel HISSLER | Université Rennes I |
Rapporteur | Mme Laurence VIGNAU | Université de Bordeaux |
Résumé de la thèse
Le soleil est une source dénergie inépuisable qui représente une parfaite solution dans la lutte contre le changement climatique et la réduction des énergies fossiles. Néanmoins, ces dernières années, les rendements associés à la technologie photovoltaïque restent modérés (< 50%) et semblent même se stabiliser. En reprenant la dualité onde-corpuscule, il est alors possible dutiliser la lumière comme une onde électromagnétique afin de produire de lélectricité. Un tel outil, nommé rectenna solaire a été décrit théoriquement dès les années 1970. Les rectennas sont constituées dune antenne et dune diode. La fabrication physique de ces rectennas était impossible, car les technologies de lépoque ne permettaient pas de fabriquer de manière reproductible des antennes de taille nanométriques et des diodes de taille nanométrique, capable de rectifier des fréquences très importantes, de lordre de la centaine de THz. Récemment, une conception innovante de rectenna issue de lIM2NP a été développée, où lélément antenne avait été étudié profondément. Lélément diode de ce dispositif navait pas été profondément étudié. Lobjectif de cette thèse est de synthétiser et caractériser ces diodes. Il sagit de diodes moléculaires à base de ferrocène, où la molécule se comporte comme une diode. Elles sont novatrices, car elles peuvent saccrocher à deux surfaces métalliques différentes, et ce, de manière contrôlée. Ce contrôle se réalise grâce à une réaction chimique de surface nommée chimie click. Lobjet de cette thèse est de synthétiser puis de construire nos diodes de manière contrôlée. En détaillant en premier lieu lobjet rectenna et les différents éléments le constituant, puis les outils qui nous serviront à la réalisation de cette diode. Ensuite, les synthèses permettant dobtenir de nouveaux composés à base ferrocène seront présentées. Pour finir la caractérisation et la mise en uvre de ses diodes sur un dispositif réel seront abordées. Cette thèse dispose dun aspect multidisciplinaire où chimistes, électrochimistes et physiciens travaillent ensemble pour la réalisation dun objet en rupture technologique dans la technologie de production dénergie à partir de lumière.
Thesis resume
The sun is an unlimited source of power and seems to be a perfect solution for the fight against global warming and reduction of fossil fuel. However, this last years, the efficiencies associated to the photovoltaic technologies are moderate (< 50 %) and to stabilize. Considering the waveparticle duality, it is possible to use the wave properties of the light in order to produce electricity. Such object called rectenna solar cells was described theoretically in the 70s. The rectenna consists in the association of an antenna with a diode. Experimental realisation of rectenna was impossible at the beginning, since the technologies of 70s could not permit reproducible fabrication of nanometric antenna and nanometric diode, able of rectifying very high frequencies (more than hundreds of THz). Recently innovative design of rectenna solar cells at IM2NP was developed, where antenna was deeply studied. On the contrary, the diode element in such design was not deeply studied. The subject of this PhD is the synthesis and characterisation of these diodes. It is ferrocene based molecular diodes, so where the molecules act as a diode. They are pioneering since it is possible to anchor them to two different metal surfaces in controlled way. Such control is done by a reaction on the metal surface. The reaction chosen belongs to the click chemistry. The subject of this PhD is to synthesize the molecular diode and then to build the diode on surface in controlled way. First by describing the rectenna and their components. Secondly describing the tools used in the project to realize the diode. Then the different synthesis of the new ferrocene based molecular diode will be presented. Finally, the characterisation and the fabrication of the diode on real devices will be discussed. This PhD has a multidisciplinary aspect where chemists, electrochemists and physicists work together in order to create an object in technological rupture in technology of production of electricity.