Les molécules luminescentes, après avoir été excitées par de la lumière, ont fasciné les chimistes depuis plusieurs décennies. Parmi celles-ci, certaines présentent des temps de vie de luminescence suffisamment longs pour permettre à des processus photophysiques, tels que des transferts d’énergie ou des réactions photochimiques, de se produire avant que la molécule ne retourne à l’état fondamental. Parmi les molécules les plus étudiées présentant ces propriétés, on trouve les complexes métalliques à base de métaux de transition 4d et 5d, ou de lanthanides 4f. Cependant, les métaux de transition 4d et 5d sont peu abondants sur Terre, et donc trop chers pour des applications à grande échelle, tandis que les lanthanides, beaucoup moins rares, sont malheureusement cinétiquement labile vis-à-vis de l’échange de ligands, ce qui complique grandement leur isolation au niveau moléculaire et leur étude en solution.
Le chrome permet de pallier à ces deux problèmes, car il est abondant sur Terre et peu coûteux. De plus, à l’état d’oxydation +3, il est à la fois cinétiquement inerte et il présente de longs temps de vie à l’état excité.
Le premier chapitre de cette thèse propose une revue exhaustive de la synthèse de complexes de Cr(III) contenant différents types de ligands organiques et de leurs propriétés à l’état fondamental et dans leurs états excités.
Le second chapitre suivant se concentre sur la synthèse de complexes hétéroleptiques de Cr(III) contenant à la fois un ligand tridenté et des cyanures. Ce type de composé pourrait permettre de construire des structures polymétalliques grâce à la nature pontante du ligand cyanure, ce qui permettrait d’étudier des transferts d’énergie entre l’état excité du Cr(III) et un autre métal fonctionnant comme accepteur d’énergie.
Le chapitre 3 se concentre sur la synthèse de complexes de Cr(III) avec des ligands bidentés formant des cycles de chélation à 6 atomes, plus grands que les cycles à 5 atomes traditionnellement utilisés dans la synthèse de complexes de Cr(III). Ces cycles étendus permettent d’obtenir des temps de vie d’émission plus longs et des rendements quantiques plus élevés grâce à une distorsion minimale de la sphère de coordination autour du Cr(III).
Le chapitre 4 traite de la synthèse de complexes de chrome avec un ligand biimidazole pouvant agir comme pont entre deux centres métalliques après déprotonation. Une fois isolé, ce complexe peut agir comme ligand sur un autre centre métallique. Il est ensuite utilisé dans le chapitre final, où il réagit avec différents sels de lanthanides pour former des complexes hétérométalliques où le chrome et le lanthanide sont proches l’un de l’autre. Les propriétés optiques de ces composés sont étudiées pour démontrer la capacité du complexe de Cr(III) (i) à transmettre son énergie d’excitation à un lanthanide optiquement actif, l’erbium(III), et (ii) à contribuer à une mécanisme de conversion de lumière vers le haut (upconversion).
