42 resultados para SPECTROELECTROCHEMISTRY


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In this work, we describe the characterization of the complex [Fe(tpy-NH2)(2)](PF6)(2) (tpy-NH2 = bis[4`-(3-aminophenyl)-2, 2`:6`,2 ``-terpyridine]. The complex was oxidatively electropolymerized on glassy.-carbon electrodes in CH3CN/0.1 M tetraethylammonium perchlorate (TEAP) to generate polymer films that exhibit reversible oxidative electrochemical behavior in a wide potential range (0.0-1.6 V), as well as high conductivity and stability/durability. In situ spectrocyclic voltammetry of this modified electrode was carried out on a photodiode array spectrophotometer attached to a potentiostat, which provided UV-Vis absorption spectra of the redox species during the potential sweep. We determined charge transport parameters as a function of time and thickness of the modified electrode, and the results showed that poly-[[Fe(tpy-NH2)(2)](2+)](n) can be made to exhibit three regimes of charge transport behavior by manipulation of the film thickness and the experimental time-scale. Morphological characterization of the film was provided by atomic force microscopy. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

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The dinuclear complex [(tpy)Ru-II(PCP-PCP)Ru-II(tPY)]Cl-2 (bridging PCP-PCP = 3,3',5,5'-tetrakis(diphenylphosphinomethyl)biphenyl, [C6H2(CH2PPh2)(2)-3,5](2)(2-)) was prepared via a transcyclometalation reaction of the bis-pincer ligand [PC(H)P-PC(H)P] and the Ru(II) precursor [Ru(NCN)(tpy)]Cl (NCN = [C6H3(CH2NMe2)(2)-2,6](-)) followed by a reaction with 2,2':6',2 ''-terpyridine (tpy). Electrochemical and spectroscopic properties of [(tpy)Ru-II(PCP-PCP)Ru-II(tPY)]Cl-2 are compared with those of the closely related [(tpy)Ru-II(NCN-NCN)Ru-II(tpy)](PF6)(2) (NCN-NCN = [C6H2(CH2- NMe2)(2)-3,5](2)(2-)) obtained by two-electron reduction of [(tpy)Ru-III(NCN-NCN)Ru-III(tpy)](PF6)(4). The molecular structure of the latter complex has been determined by single-crystal X-ray structure determination. One-electron reduction of [(tpy)Ru-III(NCN-NCN)Ru-III(tpy)](PF6)(4) and one-electron oxidation of [(tpy)Ru-II(PCP-PCP)RUII(tpy)]Cl-2 yielded the mixed-valence species [(tpy)Ru-III(NCN-NCN)RUII(tpy)](3+) and [(tpy)Ru-III(PCP-PCP)RUII(tpy)](3+), respectively. The comproportionation equilibrium constants K-c (900 and 748 for [(tpy)Ru-III(NCN-NCN)Ru-III(tpy)](4+) and [(tpy)Ru-II(PCP-PCP)RUII(tpy)](2+), respectively) determined from cyclic voltammetric data reveal comparable stability of the [Ru-III-Ru-II] state of both complexes. Spectroelectrochemical measurements and near-infrared (NIR) spectroscopy were employed to further characterize the different redox states with special focus on the mixed-valence species and their NIR bands. Analysis of these bands in the framework of Hush theory indicates that the mixed-valence complexes [(tpy)Ru-III(PCP-PCP)RUII(tpy)](3+) and [(tpy)Ru-III(NCN-NCN)RUII(tpy)](3+) belong to strongly coupled borderline Class II/Class III and intrinsically coupled Class III systems, respectively. Preliminary DFT calculations suggest that extensive delocalization of the spin density over the metal centers and the bridging ligand exists. TD-DFT calculations then suggested a substantial MLCT character of the NIR electronic transitions. The results obtained in this study point to a decreased metal-metal electronic interaction accommodated by the double-cyclometalated bis-pincer bridge when strong sigma-donor NMe2 groups are replaced by weak sigma-donor, pi-acceptor PPh2 groups

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The lowest absorption band of fac-[Re(Cl)(CO)(3)(5-NO2-phen)] encompasses two close-lying MLCT transitions. The lower one is directed to LUMO, which is heavily localized on the NO2 group. The UV-vis absorption spectrum is well accounted for by TD-DFT (G03/PBEPBE1/CPCM), provided that the solvent, MeCN, is included in the calculations. Near-UV excitation of fac-[Re(Cl)(CO)(3)(5-NO2-phen)] populates a triplet metal to ligand charge-transfer excited state, (MLCT)-M-3, that was characterized by picosecond time-resolved IR spectroscopy. Large positive shifts of the v(CO) bands upon excitation (+70 cm(-1) for the A'(1) band) signify a very large charge separation between the Re(Cl)(CO)3 unit and the 5-NO2-phen ligand. Details of the excited-state character are revealed by TD-DFT calculated changes of electron density distribution. Experimental excited-state v(CO) wavenumbers agree well with those calculated by DFT. The (MLCT)-M-3 state decays with a ca. 10 ps lifetime (in MeCN) into another transient species, that was identified by TRIR and TD-DFT calculations as an intraligand (3)n pi* excited state, whereby the electron density is excited from the NO2 oxygen lone pairs to the pi* system of 5-NO2-phen. This state is short-lived, decaying to the ground state with a similar to 30 ps lifetime. The presence of an n pi* state seems to be the main factor responsible for the lack of emission and the very short lifetimes of 3 MLCT states seen in all d(6)-metal complexes of nitro-polypyridyl ligands. Localization of the excited electron density in the lowest (MLCT)-M-3 states parallels localization of the extra electron in the reduced state that is characterized by a very small negative shift of the v(CO) IR bands (-6 cm(-1) for A'(1)) but a large downward shift of the v(s)(NO2) IR band. The Re-Cl bond is unusually stable toward reduction, whereas the Cl ligand is readily substituted upon oxidation.

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Reaction of the dinuclear complex [{Rh(CO)(2)}(2) (mu-Cl)(2)]with an alpha-diimine ligand, 1,2- bis[(2,6-diisopropylphenyl) imino] acenaphthene (iPr(2)Ph-bian), produces square-planar [RhCl(CO)(iPr(2)Ph-bian)]. For the first time, 2: 1 and 1: 1 alpha-diimine/dimer reactions yielded the same product. The rigidity of iPr(2)Ph-bian together with its flexible electronic properties and steric requirements of the 2,6-diisopropyl substituents on the benzene rings allow rapid closure of a chelate bond and replacement of a CO ligand instead of chloride. A resonance Raman study of [RhCl(CO)(iPr(2)Ph-bian)] has revealed a predominant Rh-to-bian charge transfer (MLCT) character of electronic transitions in the visible spectral region. The stabilisation of [RhCl(CO)(iPr(2)Ph-bian)] in lower oxidation states by the pi-acceptor iPr(2)Ph-bian ligand was investigated in situ by UV-VIS, IR and EPR spectroelectrochemistry at variable temperatures. The construction of the novel UV-VIS-NIR-IR low-temperature OTTLE cell used in these studies is described in the last part of the paper.

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One-electron oxidation of the non-alternant polycyclic aromatic hydrocarbon pleiadiene and related cyclohepta[ c,d]pyrene and cyclohepta[c,d]fluoranthene in THF produces corresponding radical cations detectable in the temperature range of 293–263 K only on the subsecond time scale of cyclic voltammetry. Although the EPR-active red-coloured pleiadiene radical cation is stable according to the literature in concentrated sulfuric acid, spectroelectrochemical measurements reported in this study provide convincing evidence for its facile conversion into the green-coloured, formally closed shell and, hence, EPRsilent π-bound dimer dication stable in THF at 253 K. The unexpected formation of the thermally unstable dimeric product featuring a characteristic intense low-energy absorption band at 673 nm (1.84 eV; logεmax=4.0) is substantiated by ab initio calculations on the parent pleiadiene molecule and the PF6 − salts of the corresponding radical cation and dimer dication. The latter is stabilized with respect to the radical cation by 14.40 kcal mol−1 (DFT B3LYP) [37.64 kcal mol−1 (CASPT2/DFT B3LYP)]. An excellent match has been obtained between the experimental and TDDFT- calculated UV–vis spectra of the PF6 − salt of the pleiadiene dimer dication, considering solvent (THF) effects.

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This work describes syntheses and electrochemical, spectroscopic, and bonding properties in a new series of dinuclear ruthenium(II) complexes bridged by polyaromatic (biphenyl, fluorene, phenanthrene, and pyrene) alkynyl ligands. Longitudinal expansion of the π-conjugated polyaromatic core of the bridging ligands caused a reduced potential difference between the anodic steps and reinforced their bridge-localized nature, as evidenced by UV/vis/near-IR and IR spectroelectrochemical data combined with DFT and TDDFT calculations. Importantly, the intricate multiple IR ν(CC) absorption bands for the singly oxidized states imply a thermal population of a range of conformers (rotamers) with distinct electronic character. This behavior was demonstrated with more accurate DFT calculations of selected nontruncated 1e− oxidized complexes in three different conformations. The combined experimental and theoretical data reveal that thermally populated rotamers featuring various mutual orientations of the ligated metal termini and the bridging diethynyl polyaromatic moieties have a significant impact on the electronic absorption and ν(CC) wavenumbers of the singly oxidized systems.

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This paper presents the study of photochemical behavior of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), potential pollutants in secondary reactions in aerosols, through Raman spectroscopy compared with its electrochemical behavior. The PAHs studied include pyrene, anthracene, phenanthrene and fluorene. These were adsorbed onto TiO2 and irradiated with ultraviolet light (254 nm). Their electrochemical oxidation was studied by in situ Surface-enhanced Raman Scattering (SERS) and led to the formation of carbonyl-containing products. Oxidized intermediates bearing the C=O group were also formed during photodegradation. The joint analysis of the photodegradation data with those produced by electrochemical means - using spectroscopic techniques for the identification and characterization of the products - revealed the formation of identical products for anthracene, but not for pyrene. A reasonable explanation for this difference in results is that photochemical and electrochemical oxidation reactions proceed via different mechanisms. While photocatalytic degradation over TiO2 is initiated by hydroxyl radicals, electrochemical oxidation is initiated by the direct electron transfer from adsorbed PAH to the electrode, generating PAH cation radicals that undergo subsequent reactions.

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[Ru(3)O(CH(3)COO)(6)(pz)(CO)](6) is a cyclic hexamer species encompassing six triangular ruthenium cluster centers bridged by pyrazine ligands. The electronic communication among the cluster units strongly depends on their oxidation states, and has been successfully probed by means of cyclic voltammetry and UV-vis spectroelectrochemistry. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

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The first direct voltammetric response from a molybdenum enzyme under non-turnover conditions is reported. Cyclic voltammetry of dimethylsulfoxide reductase from Rhodobacter capsulatus reveals a reversible Mo-VI/V response at + 161 mV followed by a reversible Mo-V/IV response at -102 mV versus NHE at pH 8. The higher potential couple exhibits a pH dependence consistent with protonation upon reduction to the Mo-V state and we have determined the pK(a) for this semi-reduced species to be 9.0. The lower potential couple is pH independent within the range 5 < pH < 10. The optical spectrum of the Mo chromophore has been investigated with spectroelectrochemistry. At high potential, in its resting state, the enzyme exhibits a spectrum characteristic of the Mo-VI form. This changes significantly following bulk electrolysis (-400 mV versus NHE) at an optically transparent, indium-doped tin oxide working electrode, where a single visible electronic maximum at 632 nm is observed, which is comparable with spectra reported previously for the dithionite-reduced enzyme. This two-electron process is chemically reversible by reoxidizing the enzyme at the electrode in the absence of mediators or promoters. The activity of the enzyme has been established by observation of a catalytic current in the presence of DMSO at pH 8, where a sigmoidal (steady state) voltammogram is seen. Electronic supplementary material to this paper (Fig. S 1) can be obtained by using the Springer Link server located at http://dx.doi.org/10.1007/s00775-002-0374-y.

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Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Química

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Graphene is a material with extraordinary properties. Its mechanical and electrical properties are unparalleled but the difficulties in its production are hindering its breakthrough in on applications. Graphene is a two-dimensional material made entirely of carbon atoms and it is only a single atom thick. In this work, properties of graphene and graphene based materials are described, together with their common preparation techniques and related challenges. This Thesis concentrates on the topdown techniques, in which natural graphite is used as a precursor for the graphene production. Graphite consists of graphene sheets, which are stacked together tightly. In the top-down techniques various physical or chemical routes are used to overcome the forces keeping the graphene sheets together, and many of them are described in the Thesis. The most common chemical method is the oxidisation of graphite with strong oxidants, which creates a water-soluble graphene oxide. The properties of graphene oxide differ significantly from pristine graphene and, therefore, graphene oxide is often reduced to form materials collectively known as reduced graphene oxide. In the experimental part, the main focus is on the chemical and electrochemical reduction of graphene oxide. A novel chemical route using vanadium is introduced and compared to other common chemical graphene oxide reduction methods. A strong emphasis is placed on electrochemical reduction of graphene oxide in various solvents. Raman and infrared spectroscopy are both used in in situ spectroelectrochemistry to closely monitor the spectral changes during the reduction process. These in situ techniques allow the precise control over the reduction process and even small changes in the material can be detected. Graphene and few layer graphene were also prepared using a physical force to separate these materials from graphite. Special adsorbate molecules in aqueous solutions, together with sonic treatment, produce stable dispersions of graphene and few layer graphene sheets in water. This mechanical exfoliation method damages the graphene sheets considerable less than the chemical methods, although it suffers from a lower yield.

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Cette thèse décrit la synthèse, la caractérisation, les réactivités, et les propriétés physiques de complexes divalents et trivalents de Ni formés à partir de nouveaux ligands «pincer» de type POCN. Les ligands POCN de type amine sont préparés d’une façon simple et efficace via l’amination réductrice de 3-hydroxybenzaldéhyde avec NaBH4 et plusieurs amines, suivie par la phosphination de l’amino alcool résultant pour installer la fonction phosphinite (OPR2); le ligand POCN de type imine 1,3-(i-Pr)2PC6H4C(H)=N(CH2Ph) est préparé de façon similaire en faisant usage de PhCH2NH2 en l’absence de NaBH4. La réaction de ces ligands «pincer» de type POCN avec NiBr2(CH3CN)x en présence d’une base résulte en un bon rendement de la cyclométalation du lien C-H situé en ortho aux fonctions amine et phosphinite. Il fut découvert que la base est essentielle pour la propreté et le haut rendement de la formation des complexes «pincer» désirés. Nous avons préparé des complexes «pincer» plan- carrés de type POCN, (POCNRR΄)NiBr, possédant des fonctions amines secondaires et tertiaires qui démontrent des réactivités différentes selon les substituants R et R΄. Par exemple, les complexes possédant des fonctions amines tertiaires ArCH2NR2 (NR2= NMe2, NEt2, and morpholinyl) démontrent des propriétés rédox intéressantes et pourraient être convertis en leurs analogues trivalents (POCNR2)NiBr2 lorsque réagis avec Br2 ou N-bromosuccinimide (NBS). Les complexes trivalents paramagnétiques à 17 électrons adoptent une géométrie de type plan-carré déformée, les atomes de Br occupant les positions axiale et équatoriale. Les analyses «DSC» et «TGA» des ces composés ont démontré qu’ils sont thermiquement stables jusqu’à ~170 °C; tandis que la spectroscopie d’absorption en solution a démontré qu’ils se décomposent thermiquement à beaucoup plus basse température pour regénérer les complexes divalents ne possédant qu’un seul Br; l’encombrement stérique des substitutants amines accélère cette route de décomposition de façon significative. Les analogues NMe2 et N(morpholinyl) de ces espèces de NiIII sont actifs pour catalyser la réaction d’addition de Kharasch, de CX4 à des oléfines telles que le styrène, tandis qu’il fut découvert que l’analogue le moins thermiquement stable (POCNEt2)Ni est complètement inerte pour catalyser cette réaction. Les complexes (POCNRH)NiBr possédant des fonctions amines secondaires permettent l’accès à des fonctions amines substituées de façon non symétrique via leur réaction avec des halogénures d’alkyle. Un autre avantage important de ces complexes réside dans la possibilité de déprotonation pour préparer des complexes POCN de type amide. De telles tentatives pour déprotoner les fonctions NRH nous ont permis de préparer des espèces dimériques possédant des ligands amides pontants. La nature dimérique des ces complexes [P,C,N,N-(2,6-(i-Pr)2PC6H3CH2NR)Ni]2 (R= PhCH2 et Ph) fut établie par des études de diffraction des rayons-X qui ont démontré différentes géométries pour les cœurs Ni2N2 selon le substituant N : l’analogue (PhCH2)N possède une orientation syn des substitutants benzyles et un arrangement ressemblant à celui du cyclobutane du Ni et des atomes d’azote, tandis que l’analogue PhN adopte un arrangement de type diamant quasi-planaire des atomes du Ni et des atomes d’azote et une orientation anti des substituants phényles. Les espèces dimériques ne se dissocient pas en présence d’alcools, mais elles promouvoient l’alcoolyse catalytique de l’acrylonitrile. De façon intéressante, les rendements de ces réactions sont plus élevés avec les alcools possédant des fonctions O-H plus acides, avec un nombre de «turnover» catalytique pouvant atteindre 2000 dans le cas de m-cresol. Nous croyons que ces réactions d’alcoolyse procèdent par activation hétérolytique de l’alcool par l’espèce dimérique via des liaisons hydrogènes avec une ou deux des fonctions amides du dimère. Les espèces dimériques de Ni (II) s’oxydent facilement électrochimiquement et par reaction avec NBS ou Br2. De façon surprenante, l’oxydation chimique mène à l’isolation de nouveaux produits monomériques dans lesquels le centre métallique et le ligand sont oxydés. Le mécanisme d’oxydation fut aussi investigué par RMN, «UV-vis-NIR», «DFT» et spectroélectrochimie.

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L’oxydoréduction de monocouches auto-assemblées (SAMs) de ferrocénylalcanethiolates à la surface d’or (FcRSAu) a été étudiée en temps réel par la spectroscopie de résonance de plasmons de surface couplée avec l’électrochimie (E-SPR). La sensibilité de cette technique permet de déterminer des changements d’épaisseur de couche l’ordre de quelques angström résultant d’un changement de structure de la SAM. Plusieurs études antérieures ont proposé que l’oxydation électrochimique d’une SAM de FcRSAu induit une réorientation moléculaire. L’E-SPR est utilisé pour identifier l’origine de ce changement structurel. D’abord, une calibration du réfractomètre SPR utilisé a été effectuée afin de trouver une équation de conversion du signal SPR obtenu en pixel en angle d’incidence pour que l’on puisse calculer le changement d’épaisseur de monocouche à partir du changement d’angle de résonance avec le modèle de Fresnel. Par la suite, une caractérisation approfondie des SAMs de FcCnSAu (où n = 6, 8, 12, 14) en contact avec du NaClO4 acidifié a été réalisée par électrochimie, éllipsométrie, spectroscopie infrarouge et microscopie à force atomique. Les résultats obtenus montrent que l’augmentation de la longueur des chaînes alkyles donne des SAMs de ferrocènes plus épaisses et moins désordonnées. L’analyse par l’E-SPR de ces SAMs pures montre que le changement d’épaisseur induit par l’électro-oxydation dépend linéairement du nombre de méthylènes sur la chaîne alkyle. En appliquant la déconvolution mathématique aux voltampérogrammes cycliques enregistrés pour les SAM mixtes (FcC12SAu/C11SAu) de différentes compositions, on arrive à la conclusion qu’il y a un redressement des chaînes alkyles dans les domaines des ferrocènes agrégés mais la réorientation des têtes de ferrocène dans les domaines de ferrocènes agrégés ou dispersés ne peut pas être exclue. Enfin, l’effet de l’anion électrolytique sur le changement d’épaisseur de la SAM mesuré par l’E-SPR a été étudié. L’analyse électrochimique montre que la capacité de pairage d’anions avec les ferrocéniums décroit comme suit : PF6- > ClO4- > BF4- > NO3-. Tandis que l’épaisseur de la SAM donnée par le changement d’angle de résonance suit la tendance suivante : NO3- ≥ ClO4- > PF6- ≈ BF4-. Des études plus approfondies seront nécessaire pour clarifier cette tendance observée par E-SPR.

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Les supercapacités hybrides se taillent de plus en plus une place dans le secteur des énergies renouvelables. L’oxyde de manganèse possède certaines caractéristiques (faible coût, caractère écologique et une capacitance spécifique supérieure) qui font de ce dernier un matériau très attirant pour l’assemblage de tels dispositifs. Ce mémoire, divisé en trois parties, propose l’utilisation des liquides ioniques protiques comme électrolytes pour l’assemblage de supercapacités hybrides à base d’oxyde de manganèse et carbone. D’abord, le comportement pseudocapacitif des électrodes à base de films minces d’oxyde de manganèse dans les liquides ioniques protiques ainsi que leurs propriétés optiques sont étudiés et évalués. Des valeurs de capacitance spécifique allant jusqu’à 397 F/g ont été trouvées dans cette partie. Ensuite, des mélanges composés par un solvant organique (acétonitrile) et le liquide ionique protique sont présentés comme une manière de contourner la faible conductivité de ce dernier qui limite les valeurs de capacitance spécifique à obtenir. Une amélioration de la capacitance spécifique d’environ 30% est reportée dans ce chapitre. Finalement, l’assemblage d’une supercapacité hybride est présenté comme une stratégie efficace qui permet l’élargissement de la faible fenêtre de potentiel de travail obtenue avec les électrodes à base d’oxyde de manganèse. De cette façon, la faisabilité de tel arrangement est montré ici, obtenant de valeurs de capacitance spécifique (16 F/g) ainsi que de puissance (81 W/kg) et d’énergie spécifique (1,9 Wh/kg) acceptables en utilisant des liquides ioniques protiques comme électrolytes de remplissage.

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De nouvelles molécules électrochromes à base de thiophène et comportant des liaisons azométhine ont été synthétisées et caractérisées afin d’étudier les relations entre leur structure et leurs propriétés. Le but premier de cette étude a été d’obtenir plus d’information pouvant guider le développement de nouvelles molécules électrochromes performantes à l’aide d’une meilleure compréhension de ce qui influence leurs caractéristiques. La synthèse a été réalisée en évitant l’emploi de conditions réactionnelles difficiles et les quantités d’éléments de transition ont été minimisées. Les nouvelles structures ont permis de vérifier l’effet de la variation de l’unité centrale sur les propriétés finales. Les modifications ont principalement porté sur la longueur effective de conjugaison par l’ajout d’unités de thiophène, ainsi que l’incorporation d’une liaison vinylique. L’effet de la présence de chaînes alkyles sur les positions C3 et C4 des thiophènes du coeur de chaque molécule a également été étudié. Les propriétés telles le potentiel d’oxydation, le nombre d’électrons échangés, la réversibilité des phénomènes d’oxydoréduction, l’absorbance, ainsi que l’électrochromisme chimique et électrochimique ont été étudiées, principalement par voltampérométrie cyclique et spectrométrie UV-visible en solution. De plus, des calculs théoriques ont été effectués afin d’appuyer les résultats obtenus expérimentalement. La modification du coeur de la molécule par ajout de thiophènes voisins n’a pas entraîné de grand déplacement bathochrome du λAbs, et dans le cas des thiophènes dialkylés, un déplacement hypsochrome d’au moins 66 nm a eu lieu causé par la torsion du squelette. L’étude des structures à l’état solide a même révélé l’obtention d’un nouveau composé possédant des propriétés vapochromiques prononcées. Les nouveaux composés électrochromes possèdent des valeurs de λAbs allant de 431 à 513 nm, et des potentiels d’oxydation de 0,8 à 1,2 V.