Chiralité et luminescence font bon ménage
Publié par Redbran le 04/10/2016 à 12:00
Source: CNRS-INC
Des chercheurs de l'Institut parisien de chimie moléculaire (CNRS/UPMC) ont utilisé pour la première fois des ligands organométalliques chiraux comme entités structurantes pour contrôler l'assemblage de molécules luminescentes à base de platine. Ils ont montré que ces luminophores présentaient une forte luminescence (La luminescence est une émission de lumière dite "froide", par opposition à l'incandescence qui elle est chaude.) due à l'arrangement (La notion d'arrangement est utilisée en probabilités, et notamment pour les dénombrements en analyse combinatoire.) chiral imposé par ces ligands. Ce travail est publié dans la revue Chemistry a european journal.

Un objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par une étiquette verbale. Il est défini...) est appelé chiral s'il constitue l'image miroir (Un miroir est un objet possédant une surface suffisamment polie pour qu'une image s'y forme par réflexion et conçu à cet effet. C'est souvent une couche métallique fine, qui, pour...) d'un autre objet avec lequel il ne se confond pas. La chiralité (La chiralité (du grec ch[e]ir~ - main~) est une importante propriété d'asymétrie dans diverses branches de la science. Un objet ou un système est appelé chiral s'il diffère de son image miroir. De tels...) est une propriété de la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide,...) qui fascine depuis toujours les scientifiques. Par exemple dans l'odorat, l'éniantiomère (R)-limonène donne l'odeur de l'orange alors que l'énantiomère (S)-limonène celle du citron (Le citron est un agrume, fruit du citronnier. Le citronnier (Citrus limon) est un arbuste de 5 à 10 m de haut, à feuilles persistantes.).

Si en chimie organique (La chimie organique est une branche de la chimie concernant la description et l'étude d'une grande classe de molécules à base de carbone : les composés...) ce concept est courant et les synthèses de mieux en mieux maitrisées, il n'en va pas de même en chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle partage des espaces d'investigations communs ou proches.) de coordination dans l'élaboration de matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) luminescents. Les chercheurs de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) parisien de chimie moléculaire ont donc voulu voir s'il était possible de contrôler la luminescence de complexes organométalliques en jouant sur leur chiralité.

Ils ont choisi le platine (Le platine est un élément chimique de symbole Pt et de numéro atomique 78.) comme ion (Un ion est une espèce chimique électriquement chargée. Le terme vient de l'anglais, à partir de l'adjectif grec ἰόν (ion), se traduisant par « allant,...) métallique car il possède une géométrie (La géométrie est la partie des mathématiques qui étudie les figures de l'espace de dimension 3 (géométrie euclidienne) et, depuis le XVIIIe siècle, les...) favorable à de fortes interactions Pt---Pt entre monomères conduisant à des assemblages supramoléculaires qui vont générer la luminescence. L'idée originale a ensuite été d'utiliser des ligands qui imposent un environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme environnement tend...) chiral autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres Erythrotriorchis, Kaupifalco,...) des ions Pt. Ce sont ces ligands qui contrôlent l'agrégation des complexes et donc la géométrie à l'échelle supramoléculaire, c'est-à-dire la chiralité. Les systèmes ainsi obtenus sont de très bons émetteurs de lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière est intimement liée...) rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.). Les chercheurs ont également montré que le degré (Le mot degré a plusieurs significations, il est notamment employé dans les domaines suivants :) de chiralité des assemblages (homochiral, ne présentant qu'une forme énantiomérique ou hétérochiral, présentant un mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses qui n'interagissent pas chimiquement. Le résultat de l'opération est une préparation aussi...) des deux énantiomères) influençait directement leur luminescence.

Ces nouveaux systèmes ouvrent des perspectives dans le domaine de la photoluminescence, notamment pour élaborer des OLEDs aux propriétés de luminescence contrôlées.

Note:
Des objets chiraux se présentent alors sous deux formes (énantiomères) qui sont l'image miroir l'une de l'autre. L'exemple le plus connu est la main (La main est l’organe préhensile effecteur situé à l’extrémité de l’avant-bras et relié à ce dernier par le poignet. C'est un organe...), la droite étant l'image miroir de la gauche.


Référence publication:
Hugo Sesolis, Julien Dubarle-Offner, Carmen K. M. Chan, Emmanuel Puig, Geoffrey Gontard, Pierre Winter, Andrew L. Cooksy, Vivian W. W. Yam & Hani Amouri
Highly phosphorescent crystals of square-planar platinum complexes with chiral organometallic linkers: homochiral versus heterochiral arrangements, induced circular dichroism, and TD-DFT calculations
Chemistry a european journal, 3 mai 2016
DOI: 10.1002/chem.201601161
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