Blanc – Accords bilatéraux 2013 - SIMI 7 - Blanc – Accords bilatéraux 2013 - SIMI 7 - Chimie moléculaire, organique, de coordination, catalyse et chimie biologique

Objets moléculaires adaptatifs pour l'électronique organique évolutive – EVOLVE

Objets chimiques adaptatifs pour l'électronique moléculaire évolutive

Nous proposons d'explorer l'utilisation d'architectures supramoléculaires capables de commuter entre plusieurs morphologies bien définies pour étudier l'effet de l'évolution structurale sur les propriétés électroniques de dispositifs moléculaires.

Les dispositifs futurs pour l'électronique moléculaire seront capables de s'adapter spontanément aux conditions d'utilisation

Un des principaux atouts des dispositifs organique pour l'électronique est leur capacité d'évoluer et de se auto-reparer. Ces propriétés font défaut aux dispositifs inorganiques et pourrait permettre aux dispositifs d'électronique moléculaire de proposer des applications nouvelles.

L'approche proposé consiste en l'utilisation de composés capables de s'auto-organiser spontanément en agrégats possédant une morphologie bien define. L'application d'un stimulus extérieur provoque un changement de morphologie qui est reversible. En étudiant les propriétés électroniques des agrégats pendant ces transformations morphologiques nous permettra de caractériser l'effet des transitions de phase sur le comportement électronique.

Nous avons obtenus les premiers résultats concernant les propriétés d'injection de charges sur des agrégats de morphologie différentes en utilisant un microscope à sonde de Kelvin. En parallèle, nous avons pu démontrer que des agrégats de couleurs différentes pouvait êtres incorporés dans des dispositifs électroluminescents pour produire des systèmes multicouleur dont la taille des émetteur est de l'ordre de la centaine de nanometres

Nous projetons de fabriquer des dispositifs horizontaux composés d'électrodes interdigités sur lesquels nous pouvons déposer des agrégats afin de suivre leur comportement électronique en fonction de leur morphologie.

1. «Energy transfer in supramolecular materials for new applications in photonics and electronics«
Ken-Tsung Wong, Dario M. Bassani
NPG Asia Mat. 2014, 6, e116
2. A bottom-up approach to ultra-high definition organic electroluminescent d

Nous proposons d'explorer l'utilisation d'architectures supramoléculaires capables de commuter entre plusieurs morphologies bien définies pour étudier l'effet de l'évolution structurale sur les propriétés électroniques de dispositifs moléculaires. Nous mettrons à profit nos avancées récentes sur la mise au point de molécules qui, grâce à la présence de sites de reconnaissance moléculaire de type bis-urée, peuvent interconvertir entre des morphologies différentes sous l'effet d'un stimulus extérieur. Ces systèmes présentent des caractéristiques assimilables à celles des systèmes évolutifs dans la nature. Contrairement aux matériaux couramment utilisés dans les dispositifs électroniques, les matériaux du vivant ne sont pas figés, mais peuvent changer de forme ou de fonction en réponse à des contraintes extérieures. Ceci permet, entres autres, la mise en place de processus d'adaptation, d'autorégulation et d'autoréparation qui sont actuellement absents dans les matériaux synthétiques. L'incorporation de tels processus dans les matériaux artificiels pourrait annoncer un nouveau paradigme dans la fabrication de dispositifs électroniques organiques et avoir un impact important dans le domaine de la conversion de l'énergie ou les diodes organiques luminescentes. Les systèmes proposés sont uniques car basés sur des molécules de taille modeste, qui s'auto-assemblent de façon spontanée en architectures de morphologie bien définie lors de leur dissolution dans un solvant organique. Pour certains de ces composés, il est possible d'obtenir d'architectures de morphologie différentes en fonction de la composition du solvant utilisé pour le dépôt et même d'interconvertir entre ces structures (p. ex entres vésicules et bâtonnets rigides) directement sur le substrat en l'exposant à des vapeurs de solvants. Le processus est entièrement réversible, et il est possible d'interconvertir à volonté ces morphologies. Grâce aux composés préparés par le Partenaire 3 (KT Wong, National Taiwan University), il nous sera donc possible d'étudier, pour la première fois, l'effet de l'évolution de la couche active sur les propriétés électronique de dispositifs organiques. Pour ce faire, nous allons dans un premier temps caractériser les transitions morphologiques des objets déposés sur des substrats isolants ou conducteurs. Ceci sera fait par le Partenaire 3 (JJ Shyue, Academia Sinica) en utilisant des techniques de microscopie électronique environnementale. Le Partenaire 1 (D Bassani, Institut des Sciences Moléculaires) procèdera à la caractérisation électronique et optique de ces agrégats au niveau de l'agrégat unique, tandis que le Parténaire 2 (G Wantz, Laboratoire de l'Intégration du Matériaux au Système) fabriquera et caractérisera des dispositifs pour l'électronique moléculaire de type OFET et OLED. Une particularité de des dispositifs visés est de pouvoir accommoder des couches actives capables d'évoluer (réversiblement ou pas) en réponse à des stimulus optiques (dans le cas des composés photoactifs visés) ou suite à une variation de leur milieu (p. ex. suite à l'exposition à des vapeurs de solvant). Tout ceci nous permettra d'étudier de façon très directe l'effet de la morphologie sur les propriétés électroniques et optiques des matériaux organiques. Nous pourrons donc répondre à des questions importantes pour l'évolution des dispositifs organiques futures, tels que l'effet d'un processus d'autoréparation sur les propriétés électroniques. Nos résultats permettront non seulement de simuler les processus d'autoreparation et d'autorégulation dans les matériaux artificiels, mais aussi des processus plus complexes tels que l'évolution programmée d'un matériau en réponse à son environnement.

Coordinateur du projet

Institut des Sciences Moléculaires (Laboratoire public)

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Partenaire

National Taiwan University
Academia Sinica
Laboratoire de l'Intégration du Matériau au Système
Institut des Sciences Moléculaires

Aide de l'ANR 201 286 euros
Début et durée du projet scientifique : décembre 2013 - 36 Mois

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