Trois questions à Sylvain Achelle sur... ses dernières recherches sur les chromophores

Publié par Redbran le 26/12/2019 à 14:00
Source: CNRS INC
Épaulé par ses collègues de l'Institut des sciences chimiques de Rennes (ISCR, CNRS/Université de Rennes 1/ENSCR/INSA) et d'universités espagnoles et tchèques, Sylvain Achelle, maître de conférences à l'IUT de Lannion, scrute la luminescence (La luminescence est une émission de lumière dite "froide", par opposition à l'incandescence qui elle est chaude.) des chromophores. Ces travaux visent à concevoir des LED organiques à moindre coût.


Exemples de combinaisons de chromophores donnant une lumière blanche. © Sylvain Achelle

Que sont les chromophores et comment les étudiez-vous ?

Les chromophores sont des groupements d'atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple...) qui, au sein d'une molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui peut exister à l'état libre, et qui représente la...), lui donnent sa couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s)...) en absorbant certaines longueurs d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de...). Ils forment en ce moment, notamment en France, un axe de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par...) très actif et concurrentiel. À l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter...) des Sciences Chimiques de Rennes (ISCR, CNRS/Université de Rennes 1/ENSCR/INSA), nous développons depuis une dizaine d'années de nombreuses séries de chromophores à base de pyridine (La pyridine ou azine, de formule brute C5H5N, est un composé hétérocyclique simple et fondamental qui se rapproche de la structure du benzène où...), de diazines et de benzodiazines.

Ces composés organiques cycliques, à base de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.) et d'azote (L'azote est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole N et de numéro atomique 7. Dans le langage courant, l'azote désigne le gaz diatomique diazote N2, constituant...), sont de type push-pull, c'est-à-dire qu'ils sont capables d'à la fois attirer et de donner des électrons pour les transférer au sein de la molécule. Cette circulation (La circulation routière (anglicisme: trafic routier) est le déplacement de véhicules automobiles sur une route.) rend certains de ces composés fortement luminescents, et nous étudions l'effet que la protonation a sur eux. En ajoutant un proton (Le proton est une particule subatomique portant une charge électrique élémentaire positive.) à la diazine, elle va ainsi attirer et transférer davantage d'électrons, ce qui va déplacer ses propriétés d'émission vers le rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.).

Quel est l'intérêt de ces matériaux par rapport aux autres composés luminescents ?

Les diodes électroluminescentes organiques (OLED) produisent une lumière blanche en additionnant plusieurs composés de couleur différente (En mathématiques, la différente est définie en théorie algébrique des nombres pour mesurer l'éventuel défaut de dualité d'une application définie à l'aide de la trace,...). Si la diazine émet une lumière bleue, elle passe au rouge une fois protonée. Si l'on combine les deux, à l'état solide ou à l'état liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.), on obtient une luminescence blanche avec un seul composé organique (Un composé chimique est dit organique lorsqu'il renferme au moins un atome de carbone lié, au moins, à un atome d'hydrogène.), présent sous deux formes distinctes. Pareil pour les dérivés de pyridine, qui émettent dans le violet (Le violet est une couleur, composée d'un mélange de bleu (environ 50% de luminosité) et de rouge (environ 25% de luminosité) en synthèse additive, et...) à l'état neutre et dans le jaune (Il existe (au minimum) cinq définitions du jaune qui désignent à peu près la même couleur :) après protonation. Tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) cela simplifierait donc la fabrication des OLED et en réduirait le coût.

Ces chromophores pourraient également servir de détecteur (Un détecteur est un dispositif technique (instrument, substance, matière) qui change d'état en présence de l'élément ou de la situation pour lequel il a...) d'acidité. Un composé acide (Un acide est un composé chimique généralement défini par ses réactions avec un autre type de composé chimique complémentaire, les bases.) aura en effet tendance à céder des protons, ce qui modifiera la couleur des chromophores. La conception d'OLED meilleur marché reste cependant l'axe principal de nos recherches.

Comment s'organisent les équipes de recherche auxquelles vous participez ?

Ce projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et...) sur la protonation des chromophores a commencé en 2015, lorsque j'ai été professeur invité à l'université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux...) de Castille-La Manche, en Espagne. Un échange d'étudiants avec la République Tchèque a ensuite développé le réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets », c'est-à-dire un petit filet),...). Celui-ci s'articule 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...) Françoise Le Guen et moi au sein de l'antenne (En radioélectricité, une antenne est un dispositif permettant de rayonner (émetteur) ou de capter (récepteur) les ondes électromagnétiques.) de l'ISCR de Lannion, de Julian Rodríguez-López en Espagne et de Filip Bures à l'université tchèque de Pardubice. Nous espérons conforter de plus en plus cette collaboration internationale. Nous avons soumis un dossier International Emerging Action, pour l'instant (L'instant désigne le plus petit élément constitutif du temps. L'instant n'est pas intervalle de temps. Il ne peut donc être considéré comme une durée.) en cours d'évaluation.

Reference

Sylvain Achelle, Julián Rodríguez-López, Filip Bures et Françoise Robin le Guen. Tuning (Le terme tuning se rapporte à la personnalisation d'un véhicule routier (automobile, motocyclette, camionnette) de série. Il se caractérise en général, par l'installation d'accessoires...) the Photophysical Properties of PushPull Azaheterocyclic Chromophores by Protonation: A Brief Overview of a French-Spanish-Czech Project. Chem. Rec. 2019.
DOI: 10.1002/tcr.201900064.
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