Phtalocyanine de lutécium
La phtalocyanine de lutécium, notée LuPc2, est un composé de coordination constitué d'un cation de lutécium Lu3+ formant un composé sandwich avec deux molécules de phtalocyanine. Elle est le premier exemple de composé moléculaire ayant des propriétés de semiconducteur intrinsèque[2],[3]. Elle change de couleur en fonction de la charge électrique qui lui est appliquée (électrochromisme).
| Phtalocyanine de lutécium | |
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| Structure de la phtalocyanine de lutécium | |
| Identification | |
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| SMILES | |
| InChI | |
| Apparence | solide vert, de couleur rouge à l'état oxydé et bleue à l'état réduit |
| Propriétés chimiques | |
| Formule | C64H32LuN16 |
| Masse molaire[1] | 1 200,012 9 ± 0,056 7 g/mol C 64,06 %, H 2,69 %, Lu 14,58 %, N 18,68 %, |
| Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire. | |
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Les cycles sont disposés en conformation décalée. Les extrémités des deux ligands sont légèrement déformées vers l'extérieur[4]. Le complexe comporte un ligand non innocent dans la mesure où les macrocycles portent un électron supplémentaire[5]. Il s'agit d'un radical libre[2] dont l'électron célibataire se trouve dans une orbitale moléculaire à moitié remplie entre les orbitales frontières, ce qui permet d'ajuster finement ses propriétés électroniques[4].
LuPc2 peut, comme de nombreux dérivés substitués tels que les dérivés méthyl-alcoxy Lu[(C8H17OCH2)8Pc]2, être déposé en couche mince avec des propriétés de semiconducteur intrinsèque[5]. Ces propriétés proviennent de la nature radicalaire[2] de ce composé et de son potentiel d'oxydoréduction faible comparé à celui d'autres phtalocyanines de métal[3]. Ces couches minces, vertes au départ, deviennent rouges sous forme oxydée LuPc2+ tandis que la forme réduite LuPc2− est bleue, les deux formes réduites suivantes étant successivement bleu foncé et violettes[5]. Le cycle d'oxydation vert/rouge peut être répété plus de 10 000 fois en solution aqueuse avec des halogénures de métaux alcalins avant de se dégrader sous l'effet des anions hydroxyde OH− ; le cycle vert/bleu se dégrade plus rapidement dans l'eau[5].
LuPc2 et les phtalocyanines d'autres lanthanides sont étudiées en vue de créer des couches minces pour transistors à effet de champ organiques (en)[4],[6].
Des dérivés de LuPc2 peuvent être sélectionnés pour changer de couleur en présence de certaines molécules, ce qui permet des applications telles que celle de détecteur de gaz[3]. Les dérivés thioéther Lu[(C6H13S)8Pc]2 passent ainsi du vert au brun violacé en présence de NADH[7].
Notes et références
modifier- Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
- (en) Z. Belarbi, C. Sirlin, J. Simon et Jean-Jacques André, « Electrical and magnetic properties of liquid crystalline molecular materials: lithium and lutetium phthalocyanine derivatives », The Journal of Physical Chemistry, vol. 93, no 24, , p. 8105-8110 (DOI 10.1021/j100361a026, lire en ligne)
- (en) M. Trometer, R. Even, J. Simon, A. Dubon, J.-Y. Laval, J. P. Germain, C. Maleysson, A. Pauly et H. Robert, « Lutetium bisphthalocyanine thin films for gas detection », Sensors and Actuators B: Chemical, vol. 8, no 2, , p. 129-135 (DOI 10.1016/0925-4005(92)80169-X, lire en ligne)
- (en) I. Bidermane, J. Lüder, S. Boudet, T. Zhang, S. Ahmadi, C. Grazioli, M. Bouvet, J. Rusz, B. Sanyal, O. Eriksson, B. Brena, C. Puglia et N. Witkowski, « Experimental and theoretical study of electronic structure of lutetium bi-phthalocyanine », The Journal of Chemical Physics, vol. 138, no 23, , article no 234701 (PMID 23802970, DOI 10.1063/1.4809725, Bibcode 2013JChPh.138w4701B, lire en ligne)
- (en) Thierry Toupance, Vincent Plichon et Jacques Simon, « Substituted bis(phthalocyanines): electrochemical properties and probe beam deflection (mirage) studies », New Journal of Chemistry, vol. 23, no 10, , p. 1001-1006 (DOI 10.1039/a905248h, lire en ligne)
- (en) Jun Wang, Haibo Wang, Jian Zhang, Xuanjun Yan et Donghang Yan, « Organic thin-film transistors with improved characteristics using lutetium bisphthalocyanine as a buffer layer », Journal of Applied Physics, vol. 97, no 2, , article no 026106-026106-3 (DOI 10.1063/1.1840093, Bibcode 2005JAP....97b6106W, lire en ligne)
- (en) Tamara Basova, Ayşe Gül Gürek, Vefa Ahsen et Asim Ray, « Electrochromic lutetium phthalocyanine films for in situ detection of NADH », Optical Materials, vol. 35, no 3, , p. 634-637 (DOI 10.1016/j.optmat.2012.10.017, Bibcode 2013OptMa..35..634B, lire en ligne)
