Projet ANR-13-BS07-0003 – CLUSTOMESOGEN : Cristaux liquides hybrides organiques-inorganiques luminescents contenant des clusters octaédriques de métaux de transition
Programme : Blanc - SIMI 7 - Chimie moléculaire, organique, de coordination, catalyse et chimie biologique (Blanc SIMI 7) 2013
Année de financement : 2013
Coordinateur du projet : Monsieur Yann MOLARD (UMR 6226 Institut des Sciences Chimiques de Rennes)
Partenaires : Institut Mines-Télécom; Institut de Physique de Rennes; Fonctions Optiques pour les Technologies de l'Information; Institut d'Électronique et de Télécommunication de Rennes; Institut des Sciences Chimiques de Rennes
Montant : 469913.0 euros
Date de début : 2013
Durée : 42 mois
Résumé : L'objectif du projet CLUSTOMESOGEN est l'élaboration et l'étude des propriétés physico-chimiques de cristaux liquides (CL) fonctionnels contenant des clusters métalliques octaédriques luminescents dans le rouge proche-IR: les clustomésogènes. Ces études ont aussi pour but de mener des recherches exploratoires sur les types de dispositifs optiques exploitant au mieux les capacités de ces matériaux moléculaires. Les résultats préliminaires, publiés par P1 dans Angew. Chem. en 2010 et Chem. Mater. en 2011, ont posé les bases de conception de cette nouvelle famille de nanomatériaux fonctionnels auto-organisés. Le projet CLUSTOMESOGEN nous permettra d'explorer et développer avec efficacité les potentialités de cette nouvelle classe de matériaux, en nous donnant les moyens, matériels et humains, indispensables pour rester les leaders du domaine au niveau internationale. Les applications de ces matériaux sont nombreuses. Les cristaux liquides sont en effet utilisés dans des domaines aussi variés que  la spectroscopie, l'holographie, le bio-médical  et même comme senseur thermique, solvant de réactions chimiques, sans oublier les applications liées à l'affichage (écran LCD) ou au photovoltaïque. L'un des défis actuels est de directement associer aux propriétés d’autoassemblage des LCs des propriétés d’absorption, de luminescence ou magnétiques pour créer des matériaux multifonctionnels capable de répondre à des stimuli extérieurs. Ces propriétés peuvent être modulées macroscopiquement grâce au contrôle de l'organisation moléculaire des phases CL. Les clusters métalliques sont des agrégats d'atomes métalliques liés entre eux par des liaisons métal-métal. Synthétisés par chimie du solide, ils présentent des propriétés particulières (luminescence) liées à la délocalisation des électrons de valence sur l'ensemble de l'architecture métallique. En particulier, les clusters octaédriques de type AnM6L14 (A= cation, M = Mo, Re; L = halogène, chalcogène, 1< n <8) luminescent intensément dans le rouge-proche IR (rendement quantique jusqu'à 0.23). Leur incorporation dans une matrice CL conduit  à des matériaux multifonctionnels dont les propriétés résultent d'effets de synergie entre les parties organiques et inorganiques du matériau. L'ingénierie moléculaire des CL permet de contrôler les processus d'auto-organisation et d'auto-assemblage de molécules uniques en nano- ou méso-structures périodiquement ordonnées. Dans cette optique, les dendrimères CL sont particulièrement intéressants car les propriétés CL peuvent être modulées par de faibles modifications de la structure dendritique. L'introduction de clusters métalliques luminescents au cœur d'une structure dendritique organique à propriétés CLs est donc un défi technologique important car de nouvelles propriétés et/ou applications peuvent émerger de l'étude approfondie de cette nouvelle classe de matériaux multifonctionnels. Pluridisciplinaire, le projet CLUSTOMESOGEN utilise une approche systématiquement  double. A la fois expérimentale et théorique (modélisation moléculaire), il a pour ambition de comprendre les processus d'auto-assemblage afin de cibler des organisations supramoléculaires spécifiques en faisant converger le design réfléchit des objets moléculaires hybrides avec les études physico-chimiques plurielles de leurs propriétés. Innovant, il possède un intérêt académique important, tant dans les domaines des chimies supramoléculaire, de l'état solide, de coordination et des matériaux pour la synthèse des composés, qu'en physico-chimie, physique et optique pour la compréhension et l'étude de leurs propriétés. Cet intérêt est augmenté par l'ambition affichée d'insérer ces objets moléculaires originaux dans des dispositifs visant des applications comme les lasers ou les guides d'ondes accordables. Par conséquent CLUSTOMESOGEN possède aussi un fort potentiel industriel à moyen et long terme.