De nouvelles molécules organiques phosphorescentes pour les OLEDs

Les matériaux phosphorescents, c'est-à-dire continuant à émettre de la lumière après avoir été éclairés, sont actuellement des matériaux inorganiques ou organiques incorporant des métaux comme le platine, souvent rares et nocifs pour l'environnement. Le développement de composés purement organiques, non toxiques et peu coûteux, reste un défit d'actualité. Des scientifiques du laboratoire 2BFUEL (CNRS / Sorbonne Université / Yonsei University, Corée du sud) ont conçu une série de molécules dont les propriétés électroniques permettent d'obtenir une phosphorescence exceptionnelle pour des matériaux de cette nature, qui pourraient ainsi potentiellement entrer dans la composition des OLEDs du futur. Résultat à retrouver dans la revue Angewandte Chemie.


Les matériaux phosphorescents sont incorporés dans de nombreux objets qui restent visibles dans le noir comme les peintures, les panneaux de signalisation, les jouets,... mais pas uniquement. Certains d'entre eux sont également utilisés dans les diodes électroluminescentes organiques (OLEDs) des écrans de téléphones portables et de télévision, au coeur d'enjeux économiques considérables.

Jusqu'à maintenant, la phosphorescence était observée dans des matériaux inorganiques et des complexes de métaux comme le platine, matériaux le plus souvent coûteux et impactants pour l'environnement. D'où l'intérêt porté par les chercheurs pour des systèmes phosphorescents qui seraient purement organiques, sans métaux donc moins polluants, et synthétisés à partir de matière première abondante. Mais plusieurs conditions doivent être réunies pour donner naissance à de tels matériaux: privilégier l'état électronique responsable de l'émission phosphorescente ; supprimer les mouvements de vibrations au sein de la structure et éviter le contact avec l'oxygène environnant qui annihilent l'émission. Verrous qui viennent d'être levés par une équipe du Building Blocks for FUture Electronics Laboratory (2BFUEL, CNRS / Sorbonne Université / Yonsei University) (Corée du Sud).

En développant une nouvelle stratégie d'auto-assemblage moléculaire piloté par liaison hydrogène, les scientifiques sont parvenus à diriger l'organisation de molécules purement organiques, au sein d'une structure cristalline, pour qu'elle adoptent une géométrie et une structure électronique favorables à la phosphorescence. Les matériaux se présentent alors sous forme de cristaux moléculaires rigides, structure qui minimise les mouvements vibrationnels et protège de l'oxygène environnant. Ces nouveaux cristaux moléculaires présentant une phosphorescence exceptionnelle, candidats pour les OLEDs de demain, sont à retrouver dans la revue Angewandte Chemie.

Référence:
σ-Conjugation and H-Bond-Directed Supramolecular SelfAssembly: Key Features for Efficient Long-Lived Room Temperature Phosphorescent Organic Molecular Crystals
Catherine Demangeat, Yixuan Dou, Bin Hu, Yann Bretonnière, Chantal Andraud, Anthony D'Aléo, Jeong Weon Wu, Eunkyoung Kim, Tangui Le Bahers et André-Jean Attias Angewandte Chemie, 22 octobre 2020.
https://doi.org/10.1002/anie.202011770