Matériaux Pérovskites Halogénées Chirales pour Dispositifs Optoélectroniques et Spintroniques – ChiroSpin

Depuis plus de 15 ans, les Pérovskites Halogénées (PH) sont une famille de matériaux importante dans les domaines du photovoltaïque et de la photoluminescence. Les PH chirales, dont les premières furent décrites récemment, apportent de nouvelles perspectives pour des applications chiroptiques, telle que la luminescence circulairement polarisée (CPL), et spintroniques. Par exemple, la chiro-spintronique propose d’utiliser les molécules chirales comme alternative aux matériaux ferromagnétiques grâce à l’interaction entre le spin des électrons et les molécules chirales, un phénomène appelé « sélectivité de spin induite par la chiralité » (CISS). Le projet a pour objectif de révéler le potentiel des PH chirales pour la CPL et la chiro-spintronique. Il se base sur deux avancées importantes décrites en 2017 : d’un côté, la découverte des d-PH, une famille de PH 3D dans lesquelles des défauts sont créés après substitution de sites métal-halogène par des cations organiques ; de l’autre, la première étude des propriétés chiroptiques de PH chirales. Par l’insertion de cations chiraux dans des PH à basse dimensionalité (réseaux 2D et 1D), les matériaux obtenus ont montré des applications prometteuses pour la CPL et la spintronique. Cependant, les PH émettrices de CPL sont rares, les dispositifs spintroniques les plus développés à ce jour sont des détecteurs de CPL, et l’insertion de cations chiraux dans les PH 3D est impossible à cause de la taille réduite des cavités cubiques du réseau.
Grâce à la présence de défauts dans les d-PH, l’insertion de cations chiraux dans cette famille et donc l’obtention des premières PH chirales 3D peuvent enfin être envisagées. Des résultats préliminaires obtenus par le coordinateur scientifique du projet (CPL sur des cristaux des premières PH chirales 3D, et une nouvelle série de composés 2D prometteurs pour l'étude de l'effet CISS) renforce les objectifs de fabriquer de nouveaux dispositifs optoélectroniques et spintroniques tels que les CP-PeLED et les spin-LED. La synthèse de nouveaux cations chiraux nous permettra également de préparer une variété de réseaux 3D, 2D et 1D. Ceci nous permettra non seulement de créer des matériaux et dispositifs aux propriétés remarquables, mais également de contribuer à révéler les origines de l’effet CISS, dont les performances restent encore à être expliquées par la théorie. Précisément, ChiroSpin délivrera :
(1) des composés PH chirales de dimensionalité contrôlée (3D, 2D et 1D), de symétrie cristalline contrôlée (ordre 2, 3 ou 4) et de composition contrôlée (nouveaux cations, réseau inorganique métal-halogène modulable);
(2) des cristaux et des films minces de PH chirales montrant des propriétés de CPL et/ou d'effet CISS; d'importantes informations sur les facteurs influençant la CPL et sur la théorie de l'effet CISS;
(3) des dispositifs optoélectroniques (les premières CP-PeLED) et chiro-spintroniques (spin-LED) basés sur les PH chirales; des réponses sur la capacité de transfert de propriété CISS dans les dispositifs spintroniques.