Complexes de lanthanides luminescents avec réponse optique dynamique ajustable – 2LCDOR

Parmi tous les luminophores, les ions lanthanides ont joué un rôle important dans le domaine de la luminescence moléculaire. Ils présentent des propriétés photophysiques uniques, facilement reconnaissables, avec des applications en imagerie ou encore dans le domaine des marqueurs constitués de mélanges de lanthanide et présentant des couleurs d’émissions spécifiques. Étonnamment, le photo-contrôle de l’émission d’ions lanthanides reste jusqu’à présent peu développé dans les gammes visible (Vis) et proche infrarouge (NIR), et se limite aux ions EuIII et YbIII malgré un intérêt fondamental certain et un potentiel d’application élevé en science des matériaux pour des marquages anti-contrefaçon. À cet égard, les membres du consortium 2LCDOR ont démontré pour la première fois que des unités photochromes peuvent permettre de contrôler la luminescence NIR de l’YbIII. Toutefois, les applications nécessitent des systèmes permettant d’activer ou désactiver l’émission à volonté avec un contraste et une efficacité plus élevés.
Dans le cadre de ce projet, 2LCDOR concevra et étudiera de nouveaux complexes moléculaires de lanthanide avec des émissions contrôlables dans les gammes Vis et NIR en s’appuyant sur des combinaisons appropriées de trois composants moléculaires : un ion lanthanide, un ou plusieurs ligands photochromes et une antenne organique. Ces objets présenteront une luminosité et une efficacité de commutation élevées ainsi qu’une grande variété de couleurs d’émission, dans le but de développer une nouvelle génération de matériaux anti contrefaçon.
Plus précisément, 2LCDOR réalisera: 1/ l’extension du concept de photocommutation à toute une variété d’ions lanthanide avec des couleurs d’émission variées dans le visible ou le NIR. 2/ une amélioration substantielle de la luminosité du système dans l’état ON, qui, combinée à une commutation efficace, fournira un contraste élevé entre les états luminescents ON et OFF, condition obligatoire de réelles applications. 3/ la mise en œuvre de la lecture non-destructive dans des systèmes robustes pour des applications spécifiques. 4/ une compréhension approfondie de la photophysique de ces systèmes et de leur spécificité par rapport aux photocommutateurs précédemment publiés afin d’améliorer rationnellement les systèmes ainsi que les connaissances fondamentales dans ce domaine. 5/ pousser le niveau de préparation technologique (TRL) des systèmes afin de susciter l’intérêt de partenaires industriels potentiels pour développer une nouvelle génération de marqueurs luminescents présentant une réponse temporelle, en encapsulant les molécules en films polymériques et nanoparticules compatibles avec les technologies actuelles d’impression ou d’étiquetage. Pour atteindre ces objectifs, des études théoriques et expérimentales des processus photophysiques seront menées afin d’optimiser l’efficacité de la sensibilisation et de minimiser les processus non radiatifs, mais aussi de les adapter précisément aux émissions Vis ou NIR. Ainsi, en réunissant trois partenaires complémentaires ayant de solides expertises dans les domaines des complexes moléculaires de lanthanide et des composés photochromes (chimie de synthèse, études photophysiques, calculs théoriques), 2LCDOR conduira à (i) une compréhension précise de l’interaction lanthanide / photocommutateur afin de permettre une ingénierie très précise de la réponse optique, et (ii) le développement d’outils attractifs pour la réalisation d’étiquette de sécurité dynamiques. À cet égard, l’un des objectifs forts de ce projet est de développer des partenariats industriels, en collaboration avec les SATT, car ces matériaux permettront une réponse dynamique complexe pour un cryptage plus avancé que ceux des systèmes anti-contrefaçon conventionnels dans les gammes visibles et NIR.