DFT (Théorie de la fonctionnelle de densité), Assemblage moléculaire, Azobenzène, BiEDOT, DAE, Liaison hydrogène, Transfert de charge, DOS

L'auto-assemblage moléculaire est une méthode attrayante pour concevoir des nanoarchitectures car elle offre des directions uniques pour la fabrication de structures à longue portée avec des nano-blocs de construction organiques élémentaires. Des interactions intermoléculaires hautement sélectives et directionnelles sont généralement utilisées pour stabiliser l'agencement moléculaire dans des structures poreuses. Les structures moléculaires auto-assemblées sur les surfaces ont été largement développées dans les sciences des matériaux en raison d'applications potentielles dans les domaines de l'électronique moléculaire, des moteurs moléculaires et des dispositifs optiques, le déploiement à grande échelle des cellules photovoltaïques. Ces réseaux supramoléculaires sont formés généralement à l'interface liquide/solide en utilisant des molécules fonctionnelles au design programmé. Les molécules choisies s'associent spontanément entre elles par liaisons spécifiques (liaison hydrogène, van der Waals, coordination, etc.) et génèrent une nappe organique nano poreuse. Cette dernière va orienter le dépôt ou greffage de molécules électriquement et optiquement actives dans les pores. Dans ce contexte, nous avons utilisé les calculs de chimie quantique basés sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) pour étudier le processus d'auto organisation de systèmes moléculaires constituées de d'une unité centrale qui induit une fonction désirée reliée à chaque extrémité à une bipyridine qui assure la fonction l'assemblage. L'unité centrale a été choisie comme deux entités photochromiques : le diazo présentant une transition trans-cis et la molécule de DAE qui présente une forme fermée ou ouverte lors d'une excitation lumineuse. Nous avons développé une méthodologie robuste pour assembler ces systèmes et étudier la thermodynamique et la cinétique de la transition photochromique. Les résultats ont permis de mettre en évidence les phases les plus stables. La barrière de transition photochromique augmente de façon très importante pour l'unité diazo alors qu'elle diminue pour la molécule de DAE. Ces résultats montrent un effet individuel et coopératif respectivement lors de l'assemblage du diazo, du DAE en accord avec les observations expérimentales. L'autre unité centrale (BIEDOT) étudiée induit un dopage électronique au niveau de la surface. Ces résultats ouvrent les perspectives importantes dans le domaine de l'ingénierie moléculaire, à travers le design et le contrôle de l'assemblage et des propriétés des nanostructures formées.