Photoredox control of molecular metamorphism for the development of responsive supramolecular materials
Contrôle photoredox du métamorphisme moléculaire pour le développement de matériaux supramoléculaires stimulables
Résumé
The key elements in the development of nanoscience are to observe, modify and control mater at the nanoscale. One strategy proposed to meet these immense challenges is to develop responsive molecular or supramolecular systems for which a structural reorganization is obtained in response to an external stimulation. By analogy to the term used in geology, such a behavior is known as metamorphism. Systems that endure structural changes leading to major modification of macroscopic properties are of great interest for the controlled capture and release of guest molecules, the development of molecular machines and molecular electronics.
Our research efforts in this field have led us to focus on molecular and supramolecular architectures involving viologens (4,4’-bipyridinium salts) as key electron-responsive building elements. In particular, we have developed different strategies allowing to exploit the ability of viologen derivatives to form π-dimers in their reduced state to achieve a remote control over their organization within supramolecular assemblies. Among our recent achievements, we have reported sol/gel transitions triggered by light-irradiation or electrical stimulation. We are also aiming at using this approach for the development of switchable materials based on boron-based emitters for circularly polarized luminescence (CPL).
Les éléments clés du développement des nanosciences sont l’observation, la modification et le contrôle de la matière à l’échelle nanométrique. Une stratégie proposée pour relever ces immenses défis consiste à développer des systèmes moléculaires ou supramoléculaires réactifs pour lesquels une réorganisation structurelle est obtenue en réponse à une stimulation externe. Par analogie avec le terme utilisé en géologie, un tel comportement est appelé métamorphisme. Les systèmes qui subissent des changements structurels conduisant à des modifications majeures des propriétés macroscopiques présentent un grand intérêt pour la capture et la libération contrôlées de molécules invitées, le développement de machines moléculaires et l’électronique moléculaire.
Nos efforts de recherche dans ce domaine nous ont amenés à nous concentrer sur les architectures moléculaires et supramoléculaires impliquant des viologènes (sels de 4,4'-bipyridinium) comme éléments de construction sensibles aux électrons. En particulier, nous avons développé différentes stratégies permettant d'exploiter la capacité des dérivés viologènes à former des π-dimères dans leur état réduit pour parvenir à un contrôle à distance de leur organisation au sein d'assemblages supramoléculaires. Parmi nos réalisations récentes, nous avons rapporté des transitions sol/gel déclenchées par une irradiation lumineuse ou une stimulation électrique. Nous envisageons également d'utiliser cette approche pour le développement de matériaux commutables basés sur des émetteurs à base de bore pour la luminescence à polarisation circulaire (CPL).
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