Chiralité dans les Précurseurs Electroactifs et Matériaux Moléculaires Multifonctionnels – CHIRAFUN

Le concept de chiralité est présent dans de nombreux domaines de la chimie, parmi lesquels celui des matériaux occupe une place majeure. L?influence de la chiralité sur les propriétés physiques, telles le magnétisme et la conductivité, constitue un défi relativement récent. Cet aspect s?apparente à la quête des matériaux multifonctionnels, une direction de grand intérêt actuellement dans la science des matériaux, ayant pour objectif la combinaison d?au moins deux propriétés physiques dans un même matériau. Il est bien connu que le TTF et ses dérives ont été utilisés avec succès comme précurseurs pour des complexes à transfert de charge ou sels à valence mixte conducteurs ou supraconducteurs. Si la conductivité est combinée avec une autre propriété, dans des matériaux multifonctionnels, pour lesquels les dérivés de TTF se sont avérés être des précurseurs de choix, il existe la possibilité d?avoir soit coexistence soit synergie entre les propriétés. Dans ce contexte, l?association de la chiralité avec la conductivité a été récemment mise à profit à travers des évidences expérimentales d?un nouveau phénomène appelé anisotropie électrique magnéto-chirale (eMChA). Dans les conducteurs non-chiraux la résistance a une dépendance quadratique par rapport au champ magnétique externe, ce qui est connu sous le terme de magnéto-résistance, tandis que dans un conducteur chiral un nouveau terme apparaît, comme le produit entre le courant I traversant le conducteur, le champ magnétique externe H et un paramètre ?, rendant compte de la chiralité du conducteur et ayant la même valeur, mais des signes opposés, pour les deux énantiomères (?D = -?L). En conséquence, la résistance électrique R d'un conducteur énantiomère doit avoir des valeurs différentes selon le sens du courant et celui du champ magnétique externe, c'est-à-dire lorsque I change en ?I, ou H en ?H, respectivement. Cet effet devrait donc être observé dans la magnéto-résistance d'un matériau chiral, cependant à la fois son ampleur extrêmement faible ainsi que le nombre relativement restreint de conducteurs énantiopurs, soient ils moléculaires ou métaux classiques, ont empêché sa mise en évidence jusqu'à récemment. Bien que les effets observés à ce jour soient assez faibles, il a été mentionné qu'ils pourraient être intéressants pour la spintronique, car dans les conducteurs chiraux la résistance électrique dépend non seulement de l'amplitude de la polarisation de spin, mais également aussi de sa direction. Des efforts soutenus sont actuellement déployés dans le domaine des dispositifs spintroniques, et en particulier les organiques tels les valves de spin organiques, et de leur application dans les industries électronique et informatique. Ainsi, il est évident qu?une librairie de précurseurs chiraux, dans lesquels l?information chirale est adressée de différentes manières, est nécessaire afin de préparer des matériaux conducteurs chiraux, qui sont des candidats potentiels pour la mise en évidence expérimentale de l?effet électrique magnéto-chiral anisotrope. A cet effet, nous envisageons l?introduction de la chiralité, dans quelques familles de précurseurs, soit ponctuelle, sur des atomes de carbone, par l?intermédiaire d?hétérocycle oxazoline ou chaînes alkyles, ou sur l?atome de soufre en tant que groupe sulfoxyde, soit chiralité supramoléculaire de type hélicoïdal, soit une combinaison des deux. Certains des donneurs synthétisés comportent des sites ligands capables de coordiner des métaux paramagnétiques, dans l?optique de combiner chiralité, conductivité et magnétisme dans un même matériau. Un autre champ d'applications que nous envisageons d?explorer avec certains de nos composés est celui des transistors organiques à effet de champ (OFET), très intéressants pour leurs caractéristiques uniques de mise en forme et mobilité électronique. A cet égard, de très bonnes performances FET ont été récemment reportées pour divers dérivés TTFs cristallins ou en films, ce qui en font de très bons candidats pour ce type de dispositif. Cependant, à notre connaissance, aucun TTF ou TTT chiral n'a été étudié dans une configuration FET, ce qui nous encourage à démarrer une étude systématique dans cette direction, avec tous les précurseurs synthétisés. L'objectif ultime de cette approche, en dehors de l'évaluation des propriétés FET de nos dérivés, serait l'analyse de l'influence de la chiralité sur la mobilité des porteurs de charge, soit comme une conséquence de l'empilement des molécules dans le cristal, soit comme l'effet d'une anisotropie magnéto-chirale.