Systèmes optiques hybrides pilotés électriquement – SO_HYPE

La manipulation des propriétés optiques des composés organiques repose à l’heure actuelle essentiellement sur l’ingénierie moléculaire. Bien qu’à l’échelle moléculaire les polarisabilités atteintes soient remarquables, elles restent difficilement transférables à l’état solide dans des dispositifs réels qui de plus, souffrent de stabilité dans le temps. SO HYPE vise à évaluer la pertinence d’une nouvelle approche, basée sur des structures hybrides organiques / matériaux 2D, qui devraient à la fois permettre de manipuler ces propriétés optiques par des paramètres physiques (électrostatique et mécanique) et d’augmenter la stabilité des constituants organiques. Pour cela les zwitterions de quinone-diimines (ZQDIs) ont été identifiés comme étant des blocs élémentaires de choix résultant d’une propriété non usuelle : ils possèdent un dipôle permanent perpendiculaire et intimement lié à deux systèmes d’électrons p fortement polarisables. D’un point de vue structural, l’association du dipôle permanent et de la petite taille des ZQDIs permet de réaliser des monocouches auto-assemblées (SAM) extrêmement compactes, et donc potentiellement robustes, de ZQDIs organisées verticalement. Le dispositif imaginé consiste à insérer de telles SAM dans un condensateur plan à base d’hétérostructures de graphène et de nitrure de bore hexagonal permettant de générer, on-chip, un champ électrique intense, parallèle aux dipôles permanents des ZQDIs. Etant donné le lien intime entre la force du dipôle, qui peut être contrôlée par ce champ, et la polarisabilité des systèmes p, une manipulation électrique des propriétés optiques des ZQDIs est attendue. De plus, la compatibilité de ces structures avec des substrats flexibles permettra d’étudier l’influence des contraintes mécaniques. Au-delà de ces effets statiques, l’activité électro-optique sera étudiée en fréquence, afin d’évaluer la pertinence de ce type de dispositif pour la modulation électro-optique.