Conception d'exciplexes supramoléculaires pour le développement de photocatalyseurs à separation de spin – ULLISSES

La photocatalyse a connu d'énormes progrès grâce aux sources LED à faible coût. L'énergie des états excités (> 2,5 eV pour une absorption à < 490 nm) rends possible de nombreuses réactions qui sont impossibles à l'état fondamental. Les photocatalyseurs typiques comprennent des complexes de métaux de transition tels que les espèces d'iridium, ruthenium, ou osmium. En raison du cout et de la criticité de ces éléments, ils sont remplacés par d'autres systèmes inorganiques (cuivre, nickel) ou organiques. Une limitation de ces derniers est leur courte durée de vie à l'état excité (dizaines de ns), ce qui limite les réactions bimoléculaires. Curieusement, bien que beaucoup d'efforts aient été consacrés au développement des photocatalyseurs connus (benzophenones, carbazoles, etc.), il existe peu de travaux sur le développement de nouvelles plateformes de photocatalyseurs. Récemment, les émetteurs donneurs-accepteurs développés pour le TADF se sont révélés intéressants pour la photocatalyse grâce à l'existence d'états triplets à haute énergie et à longue durée de vie. Un autre développement consiste à exploiter des complexes d'états excités intermoléculaires (exciplexes) dans lesquels des donneurs et des accepteurs séparés spatialement forment une paire d'excitons émissifs. En imbriquant le donneur et l'accepteur, le partenaire taïwanais a très récemment montré que des durées de vie d'exciplexes triplets supramoléculaires exceptionnellement longues (> 3 µs) peuvent être atteintes avec une efficacité > 95 % grâce à la séparation des spins. L'énergie du système peut être ajustée jusqu'à 2,8 eV en faisant varier l'énergie du donneur. Cet ensemble de propriétés rend ces nouveaux systèmes extrêmement intéressants pour des applications en photocatalyse. L'objectif du projet ULLISSES est de combiner ces avancés avec l'expertise du partenaire français pour explorer comment les exciplexes à spins séparés peuvent être développés en matériaux supramoléculaires catalytiquement actifs.