MATERIAUX MOLECULAIRES FONCTIONNELS TOUT OPTIQUES – PhotoControl

Le développement de nouveaux matériaux moléculaires fonctionnels à base de composés photo-actif est un domaine de recherche hautement prioritaire et compétitif. Notamment, les systèmes moléculaires dédiés au stockage et au traitement de données numériques attirent de plus en plus l’attention de la recherche universitaire et industrielle. En effet, il est urgent de penser des alternatives moins énergivores pour le stockage et le transport de nos données numérique, en raison d’un trafic de données mondial qui double plus que tous les quatre ans, et représente à l’heure actuelle près de 4 % de la consommation d’énergie mondiale. La solution est double: i) se tourner vers les sources d’énergie renouvelables pour la consommation d’énergie et, ii) apporter une amélioration majeure en terme de stockage pour les serveurs de données et des périphériques de stockage. Le projet PhotoControl prévoit de s'attaquer à ce dernier point en fournissant de nouveaux matériaux moléculaires fonctionnels et offre ainsi une alternative crédible. Dans cette approche originale, la lumière est utilisée comme seul et unique vecteur externe pour écrire, stocker, transporter et lire les informations sur des réseaux organisés photosensibles de complexes métalliques photochromes, greffés sur des surfaces. L'originalité de cette approche réside dans la combinaison précise du photochromisme et de l'optique non-linéaire (ONL) et permet de maintenir la non-centrosymétrie du matériau tout en préservant les forts contrastes ONL via le photochromisme. La méthodologie repose sur le greffage sur surface de complexes métalliques à terminaison azoture, choisi pour réagir en « click-chemistry » sur une surface d’alcynes pré-greffée. La surface pré-fonctionnalisée en alcyne peut être facilement obtenue selon une méthode éprouvée et la réaction de « click-chemistry », facile à mettre en œuvre, peut être réalisée avec une large gamme de chromophores. En partant de ce scénario, la méthodologie sera d’abord clairement définie, puis le projet évoluera en trois tâches différentes: Tâche 1 - apportera la preuve de concept avec les premières surfaces fonctionnalisées opérationnelles. Tâche 2 - est la déclinaison de la tâche 1 dans une version chirale avec l’introduction de la chiralité sur les chromophores. La tâche 3 - vise à transposer cette approche à des métaux plus abondant afin de fournir un matériau moléculaire fonctionnel plus respectueux de l'environnement. Les propriétés photophysiques de tous ces nouveaux systèmes seront étudiées par absorption, photochromisme, luminescence et optique non linéaire, en solution et en surface. La morphologie des surfaces sera également caractérisée par AFM, ellipsométrie et XPS avec une attention particulière pour l'arrangement moléculaire en présence de complexes chiraux.
Ce projet constituerait une véritable avancée dans le domaine des matériaux ONL, car il ouvrira la voie aux futurs matériaux moléculaires fonctionnels dédiés au stockage et au traitement de données. L'acquisition de connaissances fondamentales et expérimentales sur les propriétés optiques de surface du matériau moléculaire permettra de réelles avancées et de développer des technologies innovantes qui résonneront aux niveaux académique et industriel.