De nouvelles molécules organiques phosphorescentes pour les OLEDs

Publié par Redbran le 09/12/2020 à 13:00
Source: CNRS INC
Les matériaux phosphorescents, c'est-à-dire continuant à émettre de la lumière après avoir été éclairés, sont actuellement des matériaux inorganiques ou organiques incorporant des métaux comme le platine, souvent rares et nocifs pour l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et...). Le développement de composés purement organiques, non toxiques et peu coûteux, reste un défit d'actualité. Des scientifiques du laboratoire 2BFUEL (CNRS / Sorbonne (La Sorbonne est un complexe monumental du Quartier latin de Paris. Elle tire son nom du...) Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) / Yonsei University, Corée du sud) ont conçu une série de molécules dont les propriétés électroniques permettent d'obtenir une phosphorescence exceptionnelle pour des matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) de cette nature, qui pourraient ainsi potentiellement entrer dans la composition des OLEDs du futur. Résultat à retrouver dans la revue Angewandte Chemie.


Représentation schématique de nouvelles molécules organiques phosphorescentes. © André-Jean Attias

Les matériaux phosphorescents sont incorporés dans de nombreux objets qui restent visibles dans le noir comme les peintures, les panneaux de signalisation, les jouets,... mais pas uniquement. Certains d'entre eux sont également utilisés dans les diodes électroluminescentes organiques (OLEDs) des écrans de téléphones portables et de télévision (La télévision est la transmission, par câble ou par ondes radioélectriques, d'images ou de...), au coeur d'enjeux économiques considérables.

Jusqu'à maintenant, la phosphorescence était observée dans des matériaux inorganiques et des complexes de métaux comme le platine (Le platine est un élément chimique de symbole Pt et de numéro atomique 78.), matériaux le plus souvent coûteux et impactants pour l'environnement. D'où l'intérêt porté par les chercheurs pour des systèmes phosphorescents qui seraient purement organiques, sans métaux donc moins polluants, et synthétisés à partir de matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses...) première abondante. Mais plusieurs conditions doivent être réunies pour donner naissance à de tels matériaux: privilégier l'état électronique responsable de l'émission phosphorescente ; supprimer les mouvements de vibrations au sein de la structure et éviter le contact avec l'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de...) environnant qui annihilent l'émission. Verrous qui viennent d'être levés par une équipe du Building Blocks for FUture Electronics Laboratory (2BFUEL, CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand...) / Sorbonne Université / Yonsei University) (Corée du Sud).

En développant une nouvelle stratégie (La stratégie - du grec stratos qui signifie « armée » et ageîn qui signifie...) d'auto-assemblage moléculaire piloté par liaison hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.), les scientifiques sont parvenus à diriger l'organisation (Une organisation est) de molécules purement organiques, au sein d'une structure cristalline, pour qu'elle adoptent une géométrie (La géométrie est la partie des mathématiques qui étudie les figures de l'espace...) et une structure électronique favorables à la phosphorescence. Les matériaux se présentent alors sous forme de cristaux moléculaires rigides, structure qui minimise les mouvements vibrationnels et protège de l'oxygène environnant. Ces nouveaux cristaux moléculaires présentant une phosphorescence exceptionnelle, candidats pour les OLEDs de demain, sont à retrouver dans la revue Angewandte Chemie.

Référence:
σ-Conjugation and H-Bond-Directed Supramolecular SelfAssembly: Key Features for Efficient Long-Lived Room Temperature Phosphorescent Organic Molecular Crystals
Catherine Demangeat, Yixuan Dou, Bin Hu, Yann Bretonnière, Chantal Andraud, Anthony D'Aléo, Jeong Weon Wu, Eunkyoung Kim, Tangui Le Bahers et André-Jean Attias Angewandte Chemie, 22 octobre 2020.
https://doi.org/10.1002/anie.202011770
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