Résumé du manuscrit : 

Ce document résume près de vingt années de recherche depuis les débuts de ma thèse en octobre 1998 au CEA de Grenoble jusqu’à mes activités actuelles au Laboratoire de Chimie de l’ENS de Lyon, où j’ai été recruté en qualité de Chargé de Recherche en décembre 2003. Cette période est ainsi marquée par une forte évolution thématique, même si la grande ligne conductrice reste le design et l’étude de molécules ayant des propriétés optiques. Le manuscrit s’articule autour de deux thèmes principaux, à savoir la chimie de coordination des ions lanthanides (III) et l’ingénierie de chromophores dipolaires, et en quatre chapitres.

Le premier regroupe mes travaux de thèse et de post-doctorat, ainsi qu’un sujet important développé au Laboratoire de Chimie. Le point commun est la chimie de coordination des ions lanthanides (III). Au cours de ce travail de thèse et en post-doctorat à l’Université de Durham, j’ai étudié différents complexes d’ions Ln3+, en particulier des complexes d’europium et de terbium pour leurs propriétés de luminescence, et des complexes de gadolinium pour leurs propriétés magnétiques. En particulier, nous avons obtenus les premiers complexes polynucléaires comprenant jusqu’à 7 ions Ln(III) grâce à des ligands de haute denticité basés sur la terpyridine, qui dirigent l’assemblage de motifs supramoléculaires. Au Laboratoire de Chimie, nous avons également développé des complexes originaux d’ions Ln3+ avec des ligands de types phthalocyanine pour leurs exceptionnelles propriétés d’optique non-linéaire du second ordre.

Le second chapitre présente nos résultats plus récents dans le domaine de la conception de sondes phosphorescentes pour la mesure de pression partielle d’oxygène. L’idée ici est de coupler au complexe métallique des absorbeurs à deux-photons servant d’antennes dans un processus de transfert d’énergie vers le centre phosphorescent. Notons que ce projet est toujours en cours et fait partie des projets que je souhaiterais développer à moyen terme.

Le troisième chapitre regroupe l’ensemble des résultats obtenus au Laboratoire de Chimie dès mon recrutement et portant sur l’ingénierie de molécules pour l’optique non-linéaire du second ordre. Deux grands projets sont présentés : l’utilisation de la génération de second harmonique pour l’imagerie de membrane cellulaire et les sondes optiques conçues à cet effet, le design de molécules dipolaires ayant une forte hyperpolarisabilité du second-ordre pour la conception de modulateur électro-optique tout organique.

Enfin le quatrième chapitre rassemble les projets en cours et à long terme autour des fluorophores dipolaires émettant à l’état solide. Au-delà de l’aspect fondamental sur la conception de tels fluorophores et de la compréhension des mécanismes amenant à la fluorescence à l’état solide, ces molécules présenté un intérêt tout particulier pour l’imagerie in vivo. C’est pourquoi, nous nous intéressons aux gammes de longueurs d’onde du proche IR, nécessaire pour une imagerie en profondeur, ainsi qu’à la formulation des molécules émettrice en nanoparticules fonctionnelles de taille contrôlée, très brillantes et excitables à deux-photons.