Études photophysiques de nouveaux matériaux moléculaires hétérocycliques présentant du TADF et de la luminescence à l'état solide

Dans cette thèse sont présentées les propriétés photophysiques de nouveaux émetteurs donneurs-accepteurs (D-A) caractérisés par des états de transfert de charge (CT). Les systèmes étudiés comprennent deux classes principales de molécules, caractérisées par des unités accepteurs de benzonitrile et de triazine. En ce qui concerne les unités donneuses, les deux systèmes présentent du carbazole, de la phénoxazine et de la phénothiazine. Les matériaux présentent une large gamme de propriétés optiques, telles que TADF, RTP, ainsi que des propriétés supramoléculaires telles que la luminescence mécanochromique (MCL) et l'émission induite par cristallisation (CIE). En résumé, dans le deuxième chapitre sont présentées trois séries de nouvelles molécules de systèmes Donor-Acceptor (D-A) et Donor1-Acceptor-Donor2 (D1-A-D2), comprenant un attracteur benzonitrile et divers ensembles de substituants carbazole et phénoxazine. En particulier, il est montré soit la possibilité d'accorder l'émission de couleur avec le nombre de substituants, mais aussi d'obtenir une double émission de TADF. Ensuite, au chapitre 3, l'étude des propriétés supramoléculaires des composés les plus efficaces est explorée. L'utilisation de différentes méthodes de préparation des échantillons a permis d'obtenir différents emballages moléculaires qui présentent différentes propriétés photophysiques. Le comportement des MCL a également été constaté lorsque des contraintes externes (comme la pression ou l'effet du solvant) ont changé leur couleur et leurs propriétés photophysiques en réponse à un changement de leur environnement et de leur garnissage. Dans le chapitre 4, à notre connaissance, il est présenté pour la première fois qu'une molécule de TADF peut être activée par un mécanisme CIE lorsqu'elle est disposée dans un réseau cristallin. La distorsion de la géométrie moléculaire est à la base de ce phénomène, plutôt que la restriction du mouvement intramoléculaire comme cela se produit généralement pour les matériaux AIE courants. Ce chapitre montrera également comment l'application ultrasonore à un système de nanoparticules non solvant / AIE-TADF, peut affecter de manière significative l'auto-organisation de la nanoparticule et changer radicalement leur morphologie, d'une forme amorphe désordonnée à une forme cristalline. Enfin, dans le dernier chapitre, une série de nouvelles molécules donneur-accepteur (D-A) à base de noyau A-triazine sont également étudiées. Au-delà des propriétés du TADF, ils montrent une phosphorescence à température ambiante (RTP) dans les films cristallins purs. En particulier, il est démontré comment la conception moléculaire et la rigidité du milieu sont cruciales pour déterminer si la molécule émet par le biais du TADF ou du RTP.In this thesis are presented the photophysical properties of new Donor-Acceptor (D-A) emitters characterized by charge transfer (CT) states. The systems studied comprise two main classes of molecules, characterized by benzonitrile and triazine acceptor units. Regarding donor units, both systems present carbazole, phenoxazine, and phenothiazine. The materials show a wide range of optical properties, such as TADF, RTP, along with supramolecular properties such as Mechanochromic luminescence (MCL) and crystallization induced emission (CIE). In summary, in the second chapter are presented three series of new Donor-Acceptor (D-A) and Donor1-Acceptor-Donor2 (D1-A-D2) systems molecules, featuring a benzonitrile attractor and various sets of carbazole and phenoxazine substituents. In particular, it is shown either the possibility to tune the color emission with the number of substituents, and also to obtain a double TADF emission. Then, in Chapter 3 the study of the supramolecular properties of the most efficient compounds is explored. Using different sample preparation methods was possible obtaining different molecular packings that present different photophysical properties. MCL behavior was also found when external stress (like pressure or the effect of solvent) changed their colour and photophysical properties in response to a change in their environment and packing. In Chapter 4 to the best of our knowledge, for the first time is presented that a TADF molecule can be activated through a CIE mechanism when arranged in a crystal lattice. Distortion of the molecular geometry lies at the base of this phenomenon, rather than the restriction of intramolecular motion as generally happens for common AIE materials. This chapter will also demonstrate how the ultrasound application to a system of non-solvent/AIE-TADF nanoparticles, can significantly affect the self-organization of the nanoparticle and dramatically change their morphology, from a disordered amorphous form to a crystalline one. Finally, in the last Chapter, a series of new A-triazine core-based Donor-Acceptor (D-A) molecules are also studied. Beyond the TADF properties, they show room temperature phosphorescence (RTP) in the crystalline neat films. In particular, it is demonstrated how the molecular design and rigidity of the medium, are crucial to determining whether the molecule emits through TADF or RTP