Conversion ascendante de photons dans des clusters d'ions lanthanides – POPUP

Le projet POPUP a pour objectif de développer de nouveaux complexes hétéropolynucléaires à base d’ions lanthanides pour la conversion ascendante de photon (upconversion ou UC en anglais) à l’échelle moléculaire en solution. Le phénomène de UC permet d’obtenir une émission lumineuse à plus haute énergie que l’excitation, offrant une signature spectrale dénuée d’interférence comme l’auto-fluorescence des échantillons ou le recouvrement spectral entre excitation et émission.
Bien que le phénomène de UC ait été démontré depuis les années 1960, celui-ci est jusqu’à dernièrement resté confiné aux domaines de la chimie du solide ou des nanoparticules. L’approche moléculaire, apparue depuis seulement 10 ans, est confrontée à de nombreuses difficultés relatives au piégeage de la luminescence en solution. Développer des systèmes efficaces à l’échelle moléculaire reste un défi pour la chimie de coordination, mais qui permettrait de mieux contrôler la composition des systèmes et leur toxicité pour les applications en bio-analytiques.
POPUP envisage de mettre au point des complexes hétéropolynucléaires dans lesquels la composition élémentaire en lanthanide sera ajustée pour optimiser les transferts d’énergie intramoléculaires à courte distance et conduire à une UC rivalisant avec les composés solides ou les nanoparticules. POPUP a pour ambition de comprendre les phénomènes conduisant à la formation des clusters, pour mieux appréhender leur synthèse et conduire à des assemblages pré-organisés dans lesquels les nombreux ions lanthanides seraient très proches, permettant des transferts d’énergie optimisés et une conversion efficace.
Bien que POPUP repose sur une approche fondamentale, les applications de tels systèmes seraient nombreuses, allant du marquage luminescent pour l’imagerie de microscopie, l’analyse biologique, l’amélioration de l’efficacité des cellules photovoltaïques, en passant par les encres anti-contrefaçon.