Des feuillets de graphène fluorescent par autoassemblage supramoléculaire

Publié par Redbran le 26/10/2020 à 13:00
Source: CNRS INC
Lorsqu'une surface de graphène adsorbe une monocouche de molécules, on cherche généralement à obtenir une synergie entre leurs propriétés optiques ou électroniques. Le graphène joue cependant mal son rôle de support pour les composés fluorescents, dont il éteint l'émission de lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) à cause d'interactions électroniques. Des chercheurs des laboratoires 2B-FUEL (CNRS/Sorbonne Université/Université Yonsei), MONARIS (CNRS/Sorbonne Université) et de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) Yonsei (Corée du Sud) ont contourné le problème grâce à la reconnaissance supramoléculaire sur surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...): le composé fluorescent est lié au graphène (Cet article ne doit pas être confondu avec l’article graphème.) par l'intermédiaire d'une molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui...) espaceur, qui empêche les interactions délétères. Publiés dans la revue Materials Horizons, ces travaux devraient permettre de développer des composants optiques ultraminces.


La surface de graphène (en gris) est recouverte d'une couche autoassemblée de type nid d'abeille (Abeille est un nom vernaculaire ambigu désignant en français certains insectes...) (en vert), disposée en grandes alvéoles hexagonales. Le chromophore (halo rouge), complexé à la phthalocyanine de zinc (Le zinc (prononciation /zɛ̃k/ ou /zɛ̃ɡ/) est un élément...) (disque jaune) piégée à plat. © Kim et al.

Le graphène est une forme cristalline (Une forme cristalline est un ensemble de faces d'un cristal qui sont dans un rapport de...) du carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C,...) qui adopte une géométrie (La géométrie est la partie des mathématiques qui étudie les figures de l'espace...) de feuillet ultramince. Des monocouches d'autres matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) peuvent s'adsorber sur ces feuillets et combiner leurs propriétés à celles de ce support ultramince pour obtenir des matériaux bidimensionnels très intéressants. Mais dans le cas de chromophores organiques fluorescents, des composés qui émettent de la lumière quand ils sont éclairés, le graphène génère des interactions électroniques à l'origine de l'extinction (D'une manière générale, le mot extinction désigne une action consistant à éteindre quelque...) de la fluorescence (La fluorescence est une émission lumineuse provoquée par diverses formes d'excitation autres que...). Pour contrer ce phénomène, la distance entre les molécules et le graphène ainsi que leur orientation (Au sens littéral, l'orientation désigne ou matérialise la direction de l'Orient (lever du soleil...) doivent être contrôlées. Des chercheurs du laboratoire Building blocks for future electronics laboratory (2B-FUEL, CNRS/Sorbonne Université/Université Yonsei), du laboratoire De la molécule aux nano-objets: réactivité, interactions et spectroscopies (MONARIS, CNRS/Sorbonne Université) et de l'université Yonsei (Corée du Sud) ont utilisé la chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à...) supramoléculaire sur surfaces et le concept de chimie "hôte-invité" pour disposer, sans interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein...) électronique, les chromophores sur le graphène.

Pour cela, les chimistes ont déposé une monocouche de 1,3,5-tristyrylbenzene sur le graphène via un autoassemblage supramoléculaire, c'est-à-dire que ces molécules s'organisent d'elles-mêmes, pour former un réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des...) alvéolaire de type nid d'abeille. Celui-ci reconnaît sélectivement un complexe de phthalocyanine de zinc à ligand axial incorporant un chromophore. La phtalocyanine se posant à plat dans les cavités du réseau, le chromophore se retrouve alors orienté perpendiculairement au graphène et positionné à une distance suffisante pour éviter les interactions électroniques: sa fluorescence est ainsi préservée. Cette stratégie (La stratégie - du grec stratos qui signifie « armée » et ageîn qui signifie...), publiée dans la revue Materials Horizons, ouvre des perspectives pour la réalisation de composants électroluminescents ultraminces, ainsi que, pour la recherche fondamentale (La recherche fondamentale regroupe les travaux de recherche scientifique n'ayant pas de finalité...), permettre une électroluminescence induite par la pointe d'un microscope à effet tunnel (Le microscope à effet tunnel (en anglais STM, Scanning Tunneling Microscope) fut inventé en 1981...). Les chercheurs tentent à présent d'étendre leur système à d'autres chromophores, ainsi qu'à des molécules photochromes, c'est-à-dire qui commutent réversiblement entre deux états lorsqu'on les éclaire.

Référence:
Byeonggwan Kim, Cheolhyun Cho, Imad Arfaoui, Céline Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région...), Christophe Petit, Tangui Le Bahers, Eunkyoung Kim et André-Jean Attias. 2D host-guest supramolecular chemistry for an on-monolayer graphene emitting platform. Materials Horizons, 2020, 7, 2741.
DOI: 10.1039/D0MH00950D

Contacts:
- André-Jean Attias - Professeur, Building Blocks for FUture Electronics Laboratory, (2B-FUEL) - andre-jean.attias at cnrs (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand...).fr
- Anne-Valérie Ruzette - Chargée scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui...) pour la communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle,...) - Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) de chimie du CNRS - anne-valerie.ruzette at cnrs.fr
- Stéphanie Younès - Responsable Communication - Institut de chimie du CNRS - inc.communication at cnrs.fr
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