Projet ANR-12-IS07-0002 – P-OPTOELECTR-MOLMAT : Matériaux pi-conjugués à base de phosphore : conception, synthèse et assemblages supramoléculaires pour l’émission et la collecte de lumière, la communication électronique et le transport de charge.
Programme : Blanc International II - SIMI 7 - Chimie moléculaire, organique, de coordination, catalyse et chimie biologique (Blanc Inter II - SIMI 7)
Année de financement : 2012
Coordinateur du projet : Madame Muriel HISSLER (Institut des Sciences Chimiques de Rennes (UMR 6226 CNRS))
Partenaires : Institut des Sciences Chimiques de Rennes; Institut des Sciences Chimiques de Rennes
Montant : 245399.0 euros
Durée : 48 mois
Résumé : Nouveaux dérivés organophosphorés pour l'électronique et l'optoélectronique organiqueMatériaux pi-conjugués à base de phosphore : conception, synthèse et assemblages supramoléculaires pour l’émission et la collecte de lumière, la communication électronique et le transport de charges
Nouveaux dérivés organophosphorés pour l'électronique et l'optoélectronique organiqueL’essor des technologies basées sur l’électronique moléculaire s’est accompagné d’un fort développement de la synthèse et de l’étude des propriétés électroniques de composés organiques et organométalliques possédant un système pi-étendu. En effet, la mise au point de dispositifs performants n’est possible qu’avec le contrôle des propriétés et de l’organisation macroscopique de ces molécules. 
Actions entreprises lors des premiers 6 mois du projet P-OPTOELECTR-MOLMATNous proposons de synthétiser des systèmes pi-conjugués renfermant des hétéroéléments  afin d’établir des relations structure-propriétés entre la nature de l’hétéroatome et les propriétés physico-chimiques de ces nouveaux composés. De plus, l’utilisation de la chimie spécifique (oxydation, chimie de coordination) du phosphore permettra de moduler les propriétés électroniques de ces systèmes pi-conjugués et d’accéder à différents arrangements supramoléculaires.
Résumé de la soumission : La recherche centrée sur les matériaux fonctionnels constitue une des priorités stratégiques majeures de développement en sciences et technologies pour le 21ème siècle. La conception rationnelle et la synthèse de matériaux moléculaires nouveaux a attiré une attention croissante dans les dernières années du fait de leur énorme et imprévisible potentiel au sein de dispositifs moléculaires, particulièrement en électronique et optoélectronique moléculaire. Dans ce cadre, la recherche concernant les matériaux moléculaires organiques pi-conjugués a attiré une énorme attention et demeure actuellement un champ d’étude riche et prolifératif. Plus récemment, un intérêt croissant a été voué à l’incorporation d’hétéroatomes au sein de tels matériaux moléculaires organiques pi-conjugués, particulièrement d’hétérocycles à base d’azote et de soufre. Tandis que de tels cycles, tels que le carbazole (azote) et le thiophène (soufre) sont de plus en plus employés comme unités moléculaires de base pour la synthèse de matériaux moléculaires pour l’optoélectronique et l’électronique organique (pour des transistors à effet de champ sur couche mince (OTFTs) et des cellules photovoltaïques (OPVs)), une attention bien moindre a été apportée aux hétérocycles correspondants contenant du phosphore (tels que le cycle phosphole et ses dérivés) présentant néanmoins des propriétés électroniques très intéressantes. Ainsi, une propriété clé de telles sous-unités phosphorées réside dans la réactivité très large et diversifiée offerte par les centres phosphorés, permettant la génération rapide d’une grande variété de structures. Dans ce projet, la conception, la synthèse et les assemblages supramoléculaires de dérivés pi-conjugués contenant du phosphore et de leurs complexes métalliques seront réalisés. La compréhension et le contrôle de l’organisation rencontrée au sein de ces assemblages supramoléculaires va aider à orienter la conception de tels systèmes pi-conjugués intégrant des hétérocycles phosphorés pour atteindre des propriétés visées en électronique et optoélectronique. Ces matériaux moléculaires seront caractérisés et leurs propriétés d’absorption électronique, de photoluminescence et électrochimiques étudiées. Les informations obtenues fourniront des données importantes sur la nature énergétique des états excités, la modulation de leur largeur de bande interdite, et leurs propriétés de communication électronique et de transfert de charge. Des calculs théoriques seront effectués pour fournir des informations quant à la nature de la liaison chimique, de la structure, de l’énergie des états excités et du comportement électrochimique des objets moléculaires élaborés. Le comportement en matière de collecte de lumière sera aussi examiné. Finalement, un effort particulier sera porté dans le cadre de ce projet, à la fabrication de diodes électroluminescentes (OLEDs) et de cellules photovoltaïques (OPVs) utilisant une sélection choisie parmi les matériaux moléculaires élaborés au cours de ce projet sur la base de leurs propriétés et performances.
Résultats : Plusieurs approches synthétiques ont été étudiées afin d'identifier la voie de synthèse à suivre afin de permettre l'obtention des dérivés ciblés. Une série de ligands organiques donneurs-accepteurs comportant un groupement phosphole a été étudiée d'un point de vue théorique pour estimer les meilleurs candidats pour des applications en opto-électronique. Une première série de complexes organophosphorés basés sur l'ion Cu(I) préalablement synthétisés à Rennes a été étudiée à Hong Kong.
Perspectives : La préparation de nouvelles classes de dérivés organophosphorés pi- conjugués en tant que matériaux fonctionnels a été entreprise afin de permettre la synthèse, la compréhension des relations structure-propriété de nouvelles classes de matériaux moléculaires pour l'émission ou  la collecte de lumière, pour le transport de charge et la communication électronique. Les performances des dispositifs optoélectroniques préparés à partir des produits les plus prometteurs seront évaluées.
Publications et brevets : Au terme des six mois écoulés, les travaux réalisés à ce jour n'ont pas atteint un avancement permettant la préparation de publications scientifiques ou de brevets.