Approches rationnelles vers des semi-conducteurs organiques à haute performance – RAPTORS

Les mole´cules et les polyme`res organiques conjugue´s offrent un e´norme potentiel pour une optoe´lectronique flexible, e´conomique et e´cologique. Ce projet se propose de contribuer de manie`re fondamentale a` de´passer les limites actuelles d’application technologique des semi-conducteurs organiques, telles que la modeste mobilite´ e´lectronique dans les cristaux mole´culaires et la mauvaise compre´hension du me´canisme a` la base du dopage mole´culaire.

Dans un domaine caracte´rise´ par les approches empiriques, le projet RAPTORS propose au contraire une approche the´orique multi-e´chelle puissante et novatrice a` caracte`re interdisciplinaire, qui combine des techniques de mode´lisation mole´culaire, des me´thodes ab initio de pointe avec des mode`les effectifs visant a` adresser les phe´nome`nes a` l'e´chelle macroscopique. Cette approche globale est spe´cifiquement conc¸ue pour comprendre les relations structure-proprie´te´s et ainsi fournir des approches rationnelles pour la conception de nouveaux mate´riaux a` haute performance. La strate´gie propose´e sera applique´e au de´veloppement de deux axes de recherche comple´mentaires : (i) la recherche de semiconducteurs mole´culaires a` haute mobilite´ de nouvelle ge´ne´ration, a` travers la mise en place d'une me´thode de screening computationnel des compose´s existants et a` venir; cette me´thode reposera sur une description microscopique du transport de charge limite´ par les phonons dans les mate´riaux plastiques de type van der Waals, via le me´canisme de "localisation transitoire"; (ii) le de´veloppement d'une the´orie de re´fe´rence pour le dopage mole´culaire, capable de rationaliser la transition vers l'e´tat conducteur en fonction de la concentration d'impurete´s et de fournir un cadre unifie´ pour le dopage de type p- et de type n- dans les mate´riaux mole´culaires et les polyme`res, tenant compte des aspects chimiques et morphologiques. Une attention spe´ciale sera porte´e aux phe´nome`nes d'e´crantage a` plusieurs-corps qui sont au centre des transitions isolant-me´tal connues dans d'autres syste`mes physiques d'inte´re^t, mais qui restent totalement inexplore´s dans le contexte du dopage mole´culaire.

Ce projet de recherche sera mene´ en lien direct avec une e´quipe de collaborateurs the´oriciens et expe´rimentateurs de premier plan dans des domaines d'expertise comple´mentaires. Ce consortium multidisciplinaire garantira le niveau d'excellence requis par ce projet ambitieux, et contribuera a` affirmer la position de leader de la recherche nationale et europe´enne sur les aspects fondamentaux et applique´s de l’e´lectronique organique.