Projet ANR-07-BLAN-0281 – PSICO : Phosphorus and Silicon Heteroles for the Engineering of Molecular Conjugated Materials with Optoelectronic Functions
Programme : Blanc (BLANC) 2007
Année de financement : 2007
Coordinateur du projet : UNIVERSITE DE RENNES I (UNIVERSITE DE RENNES I)
Partenaires : Centre national de la recherche scientifique; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives; Institut polytechnique de Bordeaux; Université de Rennes 1
Montant : 500000.0 euros
Date de début : 2007
Durée : 36 mois
Résumé : Les oligomères et les polymères pi-conjugués ont reçu une attention toute particulière comme matériaux organiques semi-conducteurs à bas coûts et d'usage pratique pour l'industrie opto-électronique. En effet, des diodes électroluminescentes pour l'affichage incorporant des polymères pi-conjugués ont été commercialisées dès 2002. Cependant, des recherches sont toujours nécessaires afin de développer des matériaux optimisés permettant d'améliorer les performances de ces dispositifs. De plus, un nouveau domaine d'application est apparu plus récemment avec le développement de diodes électroluminescentes émettant dans le blanc (WOLED). Cette dernière application suscite un très grand intérêt car, grâce à leur faible consommation énergétique et à la démonstration de leur viabilité industrielle dans le domaine de la visualisation, les WOLEDs sont aujourd'hui considérées comme de sérieux candidats pour une prochaine génération de sources d'éclairage. Notre projet a donc pour but de développer de nouveaux matériaux organiques pour les WOLEDs en utilisant des briques organophosphorés et organosililés extrêmement peu développés jusqu'alors. Deux approches seront étudiées afin d'obtenir une émission blanche: soit le dopage d'une matrice émettant une lumière bleu (approche A), soit l'induction de la formation spontanée d'agrégats possédant un large spectre d'émission (excimères, exciplexes, approche B). Les performances des matériaux moléculaires utilisés dans les OLEDs dépendent fortement de la structure chimique de la chaîne conjuguée et des interactions électroniques inter-chaînes. Afin d'améliorer ces performances, il est nécessaire de moduler les propriétés physico-chimiques (écart HO-BV, potentiel Redox, rendement quantique d'émission...) et de contrôler la morphologie du matériau obtenu. La première partie du projet a pour but de synthétiser de nouveaux oligomères conjugués présentant des propriétés optimisées pour la fabrication de WOLED par incorporation de cycles phosphole et silole dans le système pi-conjugué. Notre choix s'est porté sur ces synthons car ils possèdent des propriétés électroniques qui diffèrent fortement de celles des hétérocycles communément utilisés (thiophène, pyrrole...). L'exploitation du faible caractère aromatique et de la conjugaison endocyclique particulière (conjugaison sigma-pi entre le système diénique et le fragment silylène ou phosphinidène) de ces cycles permettra de développer des matériaux moléculaires présentant un faible écart HO-BV et une forte affinité électronique. De plus, la réactivité particulière de ces hétéroatomes sera mise à profit pour générer un large panel de composés ayant des structures et donc des propriétés électroniques très différentes. En particulier, des complexes de métaux de transition (Ir, Pt..) comportant des chromophores à base de phospholes et de siloles seront synthétisés afin d'obtenir des composés organométalliques phosphorescents efficaces. En effet, ces composés incorporent un atome de métal lourd qui permet un peuplement efficace des états triplets photo-émetteurs et une forte phosphorescence. Les propriétés photoniques et électrochimiques de ces nouveaux dérivés, incluant les complexes de métaux de transitions, seront déterminées à l'état liquide et solide. Les composés présentant des propriétés se rapprochant le plus du cahier des charges seront testés dans des dispositifs de type WOLEDs selon les approches A et/ou B. Cette étape s'accompagnera d'une étude physique et chimique des matériaux et d'une optimisation de leur morphologie. Certains des chromophores préparés seront fonctionnalisés par un groupement de type SiRn(OR')3-n permettant de les fixer sur des surfaces inorganiques du type ITO. Le greffage direct du chromophore sur la surface devrait favoriser les processus d'injection de charges et le processus de polycondensation sol-gel impliquant le groupe Si(OR)3 conduira à la formation d'un réseau réticulé permettant de limiter la dégradation des performa