We present experimental and theoretical results on the electrical conductivity and other properties of carbon nanotubes.

L'invention se rapporte à un matériau de répartition de champ électrique obtenu à partir dune formulation comprenant une matrice polymérique et une charge ou un mélange de charges conférant audit matériau une résistance électrique non linéaire.

Le contrôle de la structure et de la morphologie de solides hybrides organiques-inorganiques est un élément clef pour la conception de matériaux fonctionnels. En particulier, pour les silsexquioxanes pontants (SP) auxquels nous nous intéressons, il a été montré que structure et morphologie pouvaient être contrôlées à travers la maitrise des conditions de synthèses (PH, Solvant, …) : à partir d’une même molécule précurseur, des matériaux lamellaires, amorphes, tubulaires, ou de morphologies spongieuses ont pu être obtenus. Les SP présentent l’avantage d’être fonctionnalisés soit en incluant des groupes fonctionnels au sein des molécules précurseurs, soit par l’association de ces précurseurs à des ions/molécules fonctionnelles au cours de la synthèse. A travers un travail centré sur les spectroscopies vibrationnelles, nous nous intéressons aux mécanismes de structurations de ces matériaux, afin d’optimiser leur contrôle et leur impact sur les propriétés de ces matériaux fonctionnels. Ces mécanismes intervenant au cours la réaction sol-gel sont fortement impactés par la compétition entre l’auto-assemblage par liaisons non covalentes (formation de ponts intermoléculaires par liaisons hydrogènes entre amides) et la condensation de la sous structure inorganiques (formation de liaisons covalentes Si-O-Si). Les conditions de synthèse jouent un rôle important dans la maîtrise de cette compétition, nous montrons également qu’il est également possible de jouer sur les liaisons hydrogène en jouant sur la substitution amide/thioamide (conformation/force de liaisons…). La maitrise de la structure et de la substitution amide/thioamide jouent un rôle sur les propriétés d’absorption de la lumière des SP. Ces matériaux, si on maitrise gamme et efficacité d’absorption de la lumière présentent un potentiel pour l’incorporation d’ions luminescents lanthanides, favorisant un effet d’antenne par les sous structures du SP jouant le rôle de ligands pour les ions Ln3+. A travers les spectroscopies vibrationnelles nous montrons un fort impact du choix des précurseurs jouant le rôle de ligands, et de la présence de ces ligands sur les propriétés d’assemblages des précurseurs. La compréhension de ces mécanismes a permis d’élaborer des films de rendements quantiques absolus de l’ordre de 0.60±0.02 (excitation 345 nm) permettant l’élaboration de concentrateurs solaires de rendement de conversion de l’ordre de 12.3% lorsqu’ils sont excités dans la gamme (300-380nm).Dans un deuxième temps, nous nous intéressons au comportement de ces matériaux SP sous haute pression et nous montrons que les liaisons hydrogènes confèrent à ces matériaux une élasticité, jouant le rôle de nano-ressorts. A travers une étude in-situ en IR, nous étudions l’impact de la structuration et de la modulation de la liaison hydrogène sur la limite de ce domaine élastique.

Dye encapsulation into host single-walled carbon nanotubes is an elegant way to create hybrid nano-systems with tunable opto-electronic properties. To this aim, different kinds of molecules (either electron donor or acceptor, absorbing either in the blue or the red visible range) are encapsulated into metallic or semiconducting nanotubes displaying different diameters. Up to now, we have mainly studied encapsulated quaterthiophene derivatives (4T), tetracyanoquinodimethane (TCNQ) and phthalocyanine (MPc) molecules. In this work, we discuss the supramolecular organization of dyes inside the nanotube, the optical properties and the charge transfer for some of our hybrid systems. For instance, using Raman spectroscopy, a significant electron transfer is reported with 4T, whose magnitude strongly depends on the nanotube diameter, and on the metallic or semiconducting character. Experiments also suggest a photo-activated electron transfer for small diameter (~9 Å) semiconducting and metallic tubes. Confinement of electron donor (4T) (respectively electron acceptor (TCNQ)) into small diameter tubes leads to a red shift (blue shift) of the optical absorption energy and an increase (decrease) of the photoluminescence intensities, evidenced by the photoluminescence excitation maps.

The systematic usage of fossil fuels and the emission of their combustion products (mostly CO2) in the air have already impacted global climate. Therefore, new technological solutions to drug the global energy economy towards cleaner and renewable fuels, in particular for mobile applications, are urgently needed. In particular the efficient storage of hydrogen, a clean energy vector, requires to develop an adequate sorbent operating at ambient temperature and moderated pressures, with simultaneously optimized specific surface and hydrogen binding energy. In this project we explore the potential effectiveness of arc-discharge procedure to synthesize carbon-based nanoporous sorbents with characteristics fulfilling the requirements of vehicular applications. We show that by adjusting the synthesis parameters is possible to prepare numerous graphene-based structures of different forms, sizes, and interconnections between them. The arc-discharge technique provides also a relatively easy way to incorporate heteroatoms (like boron or nitrogen) into pure carbon structures. The as-synthesized boron-substituted carbon nanostructures are characterized in term of texture (using nitrogen adsorption and spectroscopic measurements) and homogeneity of boron (using energy filtered transmission electron microscopy). The calorimetric study at different temperatures were performed to quantify the material’s capacity to adsorb hydrogen.The obtained results are promising. The energy of hydrogen adsorption in our samples is the highest ever observed experimentally in carbon-based sorbents. However, the specific surface of as prepared samples is low. Therefore, the thermal and chemical activation procedure have been applied to increase the surface accessible for adsorption and micropore volume, and in consequence, the samples’ capacity to store hydrogen.