Projet ANR-11-BS07-0001 – OPTOELECTR-OM : LIGANDS ORGANOMETALLIQUES: UNE NOUVELLE STRATEGIE POUR CONSTRUIRE DES ASSEMBLAGES DE COORDINATION LUMINESCENTS POUR L'OPTOELECTRONIQUE
Programme : Blanc - SIMI 7 - Chimie moléculaire, organique, de coordination, catalyse et chimie biologique (Blanc SIMI 7)
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Monsieur Hani AMOURI (UNIVERSITE PARIS VI [PIERRE ET MARIE CURIE])
Partenaires : Centre national de la recherche scientifique; École normale supérieure de Paris; Institut Parisien de Chimie Moléculaire
Montant : 301000.0 euros
Date de début : 2011
Durée : 36 mois
Résumé : Matériaux luminescents pour des applications dans le photovoltaïque et l’optoélectroniqueLa recherche et le développement de nouveaux matériaux luminescents reste un enjeu majeur de nos jours. Le projet OPTOELECTR-OM a pour ambition de mettre au point une nouvelle génération  de molécules pour le photovoltaïque et l’optoélectronique.
Le projet OPTOELECRTR-OM : Vers de nouveaux matériaux pour l’optiqueLes complexes du ruthénium(II), du rhodium(III), de l’iridium(III), du platine(II) et de l’or(III) avec des ligands de type polyphénylpyridines constituent une classe exceptionnelle de chromophores en raison de leurs propriétés photophysiques. Dans ce contexte, nous proposons dans le cadre de ce projet OPTOELECTR-OM d’apporter une contribution originale pour aboutir à une innovation significative in fine.
Approche originale pour élaborer des nouveaux matériaux luminescents.Les résultats attendus sont obtenus grâce aux procédés développés depuis plusieurs années dans l’équipe. Ainsi nous espérons modifier les propriétés photophysiques des chromophores pour aboutir à une nouvelle génération  de molécules pour l’optoélectronique et le photovoltaïque.
Résumé de la soumission : Les complexes de coordination du ruthénium(II), du rhodium(III), de l’iridium(III), du platine(II) et de l’or(III) avec des ligands de type polyphénylpyridines constituent une classe exceptionnelle de chromophores en raison de leurs propriétés photophysiques uniques. Par conséquent, ce type de chromophore trouve des applications importantes dans des domaines très variés, par exemple comme sondes biologiques, capteurs, agents antitumoraux, sensibilisateurs dans les cellules de Graetzel, ou bien encore comme émetteurs dans des dispositifs optoélectroniques (OLEDs). Les retombées techniques et économiques ont propulsé ce type de chromophores au-devant de la scène de la chimie organométallique et de coordination, ce qui a conduit de très nombreux groupes à mettre au point un nombre important de composés avec des propriétés spécifiques, en particulier, des complexes polyphénylpyridines du platine(II) et de l’iridium(III) ont trouvé des applications dans le domaine des OLEDs et ont été employés pour l’élaboration d’écrans LCD.Il est possible de moduler l’énergie et l’intensité d’émission du chromophore soit en fonctionnalisant les ligands polyphénylpyridines soit en modifiant la nature des ligands ancillaires. Un nombre consistant de ligands ancillaires organiques, de même qu’une quantité importante de phénylpyridines fonctionnalisées, ont de ce fait été employés afin de répondre à des critères à la fois scientifiques, techniques et économiques. Malgré tous les efforts intenses et les avancées prodigieuses, de nombreuses problématiques restent en suspend et la découverte de nouveaux chromophores demeurent d’actualité. Dans ce contexte, nous proposons dans le cadre de ce projet ANR d’apporter une contribution originale pour aboutir à une innovation significative in fine. En effet, si énormément de ligands ancillaires organiques ont été utilisés, il n’existe à notre connaissance pas d’exemple de ligands ancillaires organométalliques décrits et nous avons été les premiers à utiliser cette approche. Nous avons effectivement introduit avec succès le concept d’organométalloligand «OM-Ligands» dans le domaine des composés luminescents polypyridines Ru(II), Ir(III), Rh(III) et Pt(II). Plusieurs papiers prouvant la viabilité d’une telle approche ont très récemment été publiés. Les OM-Ligands utilisés sont des complexes organométalliques de la benzoquinone et la dithiobenzoquinone (ortho- et para-) stabilisées par le fragment «Cp*M» (M= Ir(I), Rh(I)), ces derniers peuvent en effet coordonner les chromophores via les atomes soit d’oxygène soit de soufre pour former des édifices polymétalliques phosphorescents avec de vraies possibilités d’application en optoélectronique dans le futur. Les premiers résultats obtenus au laboratoire sont très stimulants et démontrent la solidité de notre projet et excluent tout risque non calculé. Dans ce cadre, nous postulons à un soutient financier de l’ANR afin de poursuivre nos efforts dans l’élaboration d’assemblages de coordination luminescents en utilisant l’approche singulière des OM-Ligands. Enfin soulignons que ce projet a été soumis l'année précédente à l’ANR et a été jugé original, ambitieux, solide et bien décrit. De plus les rapporteurs ont souligné la très bonne qualité du consortium avec des partenaires internationalement reconnus dans les différents domaines étudiés, la chimie organométallique et de coordination, la photophysique et l’électrochimie. Nous nous sommes efforcés dans cette version de répondre aux critiques mineures des rapporteurs. D’une part, nous avons éclairci le point concernant la croissance des polymères de coordination, celle-ci étant contrôlée par auto-assemblage. D'autre part l'implication d'un quatrième partenaire, spécialisé dans la mise en forme des nouveaux composés pour parfaire la qualité du projet, permettra d'atteindre l’ambition applicative invoquée. Pour réaliser nos objectifs dans un environnement très compétitif, un soutien financier de l'ANR  est crucial.
Résultats : Dans une première approche nous avons préparé une série de complexes octaédriques binucléaires de ruthénium, rhodium et iridium avec les ligands organométalliques  ortho-benzoquinone.  Nous avons préparé et étudié les propriétés électrochimiques des complexes de coordination bimétalliques avec le ligand organométallique  ortho-dithiobenzoquinone. Ces complexes présentent des propriétés intéressantes comme réservoir d’électrons.
Perspectives : Les perspectives de ce travail s’inscrivent dans la continuité du projet. En effet en collaboration avec le professeur Vivian W. W. Yam (partenaire 4), nous développerons la synthèse des assemblages de coordination luminescents avec les ligands organométalliques para-dithiobenzoquinone et para-diselenobenzoquinone. Ces Ligands sont capables de se coordonner à deux briques luminophores de type Pt(terpy) ou/et Pt(CF3-N^C^N) (N^C^N = 1,3-bispyridylbenzene) pour former des complexes trinucléaires possédant des interactions Pt---Pt et ?-? à l’état solide. D’autre part  avec les deux autres partenaires nous préparerons des émetteurs dans le proche infra-rouge à température ambiante pour des futures applications dans le domaine du photovoltaïque et de l’optoélectronique.
Publications et brevets : 1-A. Damas, B. Ventura, J. Moussa, A. Degli Esposti, L.-M. Chamoreau, A. Barbieri, H. Amouri Inorg. Chem. 2012, 51, 1739. 2- J. Dubarle-Offner, M. R. Axet, L. M. Chamoreau, and H. Amouri Organometallics 2012, 31, 4429. 3-A. Damas, L.-M. Chamoreau, A. L. Cooksy, A. Jutand and H. Amouri Inorg. Chem. 2013, 52, 1409.