Development and studies of electrochromic and electrofluorochromic organic materials

Abstract

Les matériaux électrochromiques organiques ont été un domaine de recherche novateur au cours des dernières décennies. Ces composés qui répondent à un potentiel appliqué par un changement de couleur sont dits électrochromes. Leur intérêt est principalement dû à leur synthèse facile, à haut rendement et à leur aspect écologique par rapport à leurs homologues inorganiques. En règle générale, ces composés ne changent de couleur qu’avec un potentiel appliqué. Développer des composés qui changent à la fois leur couleur et leur fluorescence avec un potentiel appliqué pour une utilisation dans des dispositifs électrofluorescents reste un défi majeur. Dans cette étude, une série de composés contenant de la triphénylamine (TPA) et du benzothiadiazole (BZT) ont été évalués. Ils ont été couplés à différents groupes terminaux pour moduler les propriétés photophysiques et électrochimiques. Ces composés ont été entièrement caractérisés par spectroscopie d'absorption, spectroscopie de fluorescence, voltammétrie cyclique, spectroélectrochimie et diffraction des rayons X. Cela nous a permis d'examiner l'influence de leur structure sur les propriétés. Cela nous a également permis d'identifier les composés d'intérêt idéaux pour une utilisation dans des appareils fonctionnels. Les dispositifs contenant du TPA et du BZT sont idéalement employée pour la fabrication de « fenêtre intelligente ». Cela est dû à l'activité électrochimique du TPA ainsi qu'à la fluorescence à l'état solide du noyau BZT. Pour améliorer encore les propriétés des dispositifs, un système passif était le but ultime. Cela contraste avec les dispositifs actifs où un potentiel doit être appliqué en continu pour que la couleur induite soit cohérente. Dans ce but, des couches cathodiques ont été préparées et étudiées dans un dispositif et leur utilisation comme réservoir d'ions dans un dispositif électrochromique / électrofluorescent passif a été testée. Les résultats préliminaires ont montré que les dérivés d'anthraquinone avaient des propriétés idéales pour les couches cathodiques.

Organic electrochromic materials have been a hot area of research during the past decades. These compounds that respond to an applied potential with a color change are said to be electrochromic. Their interest is mainly because of the easy synthesis, convenient mass production, and eco-friendly preparation compared to their inorganic counterparts. Typically, these compounds change only their color with an applied potential. To develop compounds that change both their color and their fluorescence with a potential applied for use in electrofluorescent devices remains a major challenge. In this study, a series of compounds containing triphenylamine (TPA) and benzothiadiazole (BZT) were evaluated. They were coupled with different end groups to tune the photophysical and electrochemical properties. These compounds were fully characterized by absorption spectroscopy, fluorescence spectroscopy, cyclic voltammetry, spectroelectrochemistry, and X-ray diffraction along with other techniques. This allowed us to examine the influence of their structure on the properties. It also allowed us to identify the ideal compounds of interest for use in functioning devices. The devices containing TPA and BZT are ideally ‘smart window’ applications. This is due to the electrochemical activity by TPA as well as the solid state fluorescence of the BZT core. To further improve the properties of devices, a passive device was the ultimate goal. This is in contrast to active devices where a potential must be applied continuously for the induced color to be consistent. Towards this goal, cathodic layers were prepared and investigated in a device and their use as an ion reservoir in a passive electrochromic / electrofluorescent device was tested. Preliminary results, showed that anthraquinone derivatives had ideal properties for the cathodic layers.