Nano plasmonics antennas with moleculars diodes for energy production and photodetection

Le soleil est une source d’énergie inépuisable qui représente une solution dans la lutte contre le changement climatique. Néanmoins les rendements associés à la technologie photovoltaïque restent modérés (< 50%). En reprenant la dualité onde-corpuscule, il est alors possible d’utiliser la lumière comme une onde électromagnétique afin de produire de l’électricité. Un tel outil, nommé rectenna solaire a été décrit théoriquement dès les années 1970. Les rectennas sont constituées d’une antenne et d’une diode. La fabrication physique de ces rectennas était impossible pour l'époque. Récemment, une conception innovante de rectenna issue de l’IM2NP a été développée. L’élément diode de ce dispositif n’avait pas été profondément étudié. Cette thèse décrit ma synthèse la caractérisation de diode moléculaire. Elles sont novatrices, car elles peuvent s’accrocher à deux surfaces métalliques différentes, de manière contrôlée. Ce contrôle se réalise grâce à une réaction chimique de surface nommée chimie click. L’objet de cette thèse est de synthétiser puis de construire nos diodes de manière contrôlée. En détaillant en premier lieu l’objet rectenna et les différents éléments le constituant, puis les outils qui nous serviront à la réalisation de cette diode. Ensuite, les synthèses permettant d’obtenir de nouveaux composés à base ferrocène seront présentées. Pour finir la caractérisation et la mise en œuvre de ses diodes sur un dispositif réel seront abordées. Cette thèse dispose d’un aspect multidisciplinaire où chimistes et physiciens travaillent ensemble pour la réalisation d’un objet en rupture technologique dans la technologie de production d’énergie à partir de lumièreThe sun is an unlimited source of power and seems to be a perfect solution for the fight against global warming. However, this last years, the efficiencies associated to the photovoltaic technologies are moderate (< 50 %). Considering the wave–particle 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 in the 70's. Recently innovative design of rectenna solar cells at IM2NP was developed. 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 the synthesis and the fabrication of molecular diode on metal 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 and physicists work together in order to create an object in technological rupture in technology of production of electricit