Nanomatériaux supramoléculaires contenant des clusters métalliques luminescents – SNAPSTER

L'objectif du projet SNAPSTER est de répondre à des défis clés dans le domaine de la conversion d'énergie pour l'éclairage et l'optoélectronique. Actuellement, les oxydes de terres rares (OTR) sont principalement utilisés dans ces domaines et sont considérés, au niveau européen, comme des matériaux stratégiques pour les applications de hautes technologies comme les véhicules électriques ou les éclairages économes. Cependant, comme la majorité des ressources naturelles d'OTR sont localisées en dehors de l’Union Européenne (UE), le développement de matériaux émissifs sans OTR devient primordial pour garantir son indépendance énergétique.
Le projet SNAPSTER propose une nouvelle alternative aux matériaux émissifs contenant des OTR. Ce projet multidisciplinaire vise à développer de nouveaux matériaux hybrides phosphorescents puis à les intégrer dans des dispositifs OFET et LED pour évaluer leur potentiel en termes applicatifs.
D'une part, les composés à clusters de métaux de transition de type An[M6Q8X6] (A: cation alcalin, Q : halogène/chalcogène, X: halogène, M: Mo ou Re), obtenus par synthèse à haute température, sont particulièrement intéressant pour développer des LED: ils sont très phosphorescents dans le rouge proche IR et sont très stables comparativement au émetteurs organiques qui subissent sous irradiation des dégradations photochimiques, thermiques ou oxydante. D'autre part, l'utilisation des concepts d'auto-assemblage et d'auto-organisation semblent très prométteurs pour générer des matériaux hybrides fonctionnels nanostructurés dans lesquels des fonctionnalités proviennent d'entités inorganiques alors que la structuration est principalement gérée par la composante organique du matériau. Ainsi, les cristaux liquides discotiques (CLD) présentent un vif intérêt pour le développement de matériaux intelligents: ils sont facile à mettre en forme, présentent des propriétés d'auto-organisation et d'auto-réparation ainsi que de grandes mobilités de porteurs de charge. Cependant, l'un des défis majeurs à relever dans le domaine des matériaux hybrides, est de prévenir la ségrégation de phases entre les composantes organiques et inorganiques au sein du matériau final. SNAPSTER aspire à intégrer des clusters métalliques dans des CLD en utilisant la faculté qu'ont les DLC contenant des macrocycles éther-couronnes, à pouvoir complexer les ions alcalins agissant comme contre-cations des motifs anioniques à clusters métalliques. La synthèse convergente de ces matériaux hybrides par des procédés de chimie de coordination donnera un accès rapide à une librairie de matériaux qui permettra l'étude des relations structures-propriétés. Ainsi, les matériaux les plus prometteurs seront testés en tant que couche émissive de dispositif LED. Le projet SNAPSTER s'appuie sur trois équipes de recherche aux compétences complémentaires dans les domaines de la chimie du solide et des matériaux hybrides, de la chimie organique et des cristaux liquides, de la physique et de l'électronique, localisées en France (P1, P3) et en Allemagne (P2).
P1 et P3 ont déjà l'habitude de collaborer sur de nombreux projets impliquant les domaines de la chimie et de l'électronique tout en co-supervisant des doctorants. P2, qui possède des compétences complémentaires de renommée internationale dans les domaines des cristaux liquides organiques contenant des espèces ioniques et des éther-couronnes, collabore depuis peu de manière informelle avec P1. Les premiers résultats de cette collaboration sont actuellement en cours de soumission dans un journal à haut facteur d'impact. L'association de ces trois partenaires conduira à un consortium Européen unique, capable de produire une recherche innovante ayant un fort impact au niveau international.