Présentation
EnglishRÉSUMÉ
Cet article traite des propriétés photophysiques du complexe de bore d'un dérivé de la curcumine en solution et à l'état solide. Ce composé émet une fluorescence retardée dans le proche infrarouge et permet la fabrication de diodes électroluminescentes organiques efficaces au-delà de 700 nm. Ce colorant présente également la propriété d'émettre une fluorescence stimulée lorsqu'il est excité par un laser impulsionnel. Il s'agit du premier exemple de molécule organique combinant ces deux propriétés d'émission retardée et stimulée. Ce travail ouvre la voie à la réalisation du laser organique proche infrarouge fonctionnant sous pompage électrique.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Anthony D’ALEO : Chargé de recherche, CNRS - Building Blocks for Future Electronics Laboratory (2-B FUEL), UMI 2002 CNRS-Ewha-Yonsei, Séoul, Corée
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Elena ZABOROVA : Maître de Conférences, Aix Marseille Université - Aix Marseille Univ, CNRS, CINaM UMR 7325, Campus de Luminy, 13288 Marseille, France
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Frédéric FAGES : Professeur, Aix Marseille Université - Aix Marseille Univ, CNRS, CINaM UMR 7325, Campus de Luminy, 13288 Marseille, France
INTRODUCTION
Un matériau organique est électroluminescent lorsqu’il émet de la lumière en étant soumis à une excitation électrique. Ce phénomène physique est à la base de la conception des diodes électroluminescentes organiques OLED, dispositifs qui envahissent actuellement le marché des écrans de télévision et de smartphones. Cet article décrit les propriétés photophysiques d’un colorant organique dont la structure est dérivée de celle de la curcumine. Dans une matrice solide, ce composé émet une fluorescence et une électroluminescence dans le proche infrarouge. L’analyse des spectres et déclins de fluorescence montre la contribution significative d’une émission de fluorescence retardée qui explique le rendement quantique externe élevé (environ 10 % à 720 nm) d’une diode électroluminescente. Ce colorant rentre dans la catégorie des matériaux électroluminescents dits de 3e génération. Contrairement à tous les exemples de matériaux de ce type, la molécule considérée montre de plus une aptitude à amplifier la lumière qui provient d’un processus favorable d’émission de fluorescence stimulée. Il s’agit du premier exemple de colorant organique qui présente la combinaison de ces deux propriétés. Ces résultats ouvrent la voie à la réalisation du laser organique continu et du laser organique pompé électriquement. Ce dernier cas représente un des enjeux majeurs dans le domaine des lasers organiques. Cet article présente une description des propriétés photophysiques du colorant considéré en s’appuyant sur les concepts généraux décrivant les états excités de molécules organiques et rendant compte du mécanisme de la fluorescence retardée.
Domaine : matériaux organiques
Degré de diffusion de la technologie : émergence
Technologies impliquées : synthèse organique, photophysique moléculaire, émission stimulée, électroluminescence
Domaines d’application : électronique organique, photonique organique
Principaux acteurs français
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Pôles de compétitivité : Minalogic, SCS
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Centres de compétence : AFELIM, Réseau Nanorgasol, GDR CNRS OERA
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Industriels : ARMOR, PCAS (novacap group), Dracula Technologies, Arkema, ISORG
Autres acteurs dans le monde : Prof. Chihaya Adachi, Université de Kyushu, Fukuoka (Japon); Prof. Sir Richard Friend, Cavendish Laboratory, Université de Cambridge (Royaume Uni); Samsung, LG, Merck, Cambridge Display Technology
Contact : Frédéric Fages, [email protected]
DOI (Digital Object Identifier)
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4. Perspectives et évolutions
Le comportement unique du composé 2 tient à la combinaison des propriétés de TADF et d’ESA. L’ESA nécessite généralement de disposer d’un matériau caractérisé par une transition d’absorption fortement permise, ce qui est le cas pour la molécule 2 en raison de sa géométrie plane qui favorise la délocalisation électronique. Mais cette situation est contradictoire avec la possibilité d’observer une émission TADF qui elle au contraire est liée au caractère non délocalisé des orbitales moléculaires. Dans le cas du composé 2, il a pu être démontré qu’un autre type de mécanisme est mis en jeu dans les états excités pour expliquer l’efficacité du TADF. Il repose sur un couplage des états électroniques excités avec des modes de vibrations caractéristiques de la molécule lors de la transition par croisement intersystème inverse. L’étude apporte donc une contribution nouvelle à la connaissance fondamentale de la photophysique de colorants organiques et permet également d’envisager des applications dans le domaine des OLED pour le proche infrarouge. Il reste néanmoins à optimiser le rendement quantique externe et à limiter le phénomène de roll-off pour disposer de matériaux hautement efficaces. Une évolution majeure de ce travail serait la mise au point d’un laser organique continu, pompé optiquement par une diode laser continue, et d’un laser organique pompé électriquement. Ce dernier aspect représente un des enjeux majeurs dans le domaine des lasers organiques et n’a pas été réalisé à ce jour . Les OLED présentées dans cet article ne permettent pas d’y parvenir car leur architecture n’est pas adaptée à cet objectif. Il est nécessaire d’envisager un type différent de dispositif. En tout état de cause, la molécule 2 et ses composés dérivés présentent toutes les qualités requises pour relever ce défi.
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BIBLIOGRAPHIE
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(4) - ARIAS (A.C.), MACKENZIE (J.D.), MCCULLOCH (I.), RIVNAY (J.), SALLEO (A.) - Materials and Applications for Large Area Electronics : Solution-Based Approaches. - Chem. Rev., 110, p. 3-24 (2010).
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(5) - BEAUJUGE (P.M.), FRECHET (J.M.J) - Molecular Design and Ordering Effects in π-Functional Materials for Transistor and Solar Cell Applications. - J. Am. Chem....
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Projet SmartEEs (Digital Innovation Hub dedicated to flexible electronics technologies) : https://smartees. eu/
HAUT DE PAGE
F. Fages, A. D’Aléo, E. Zaborova, D. H. Kim, C. Adachi, J.-C. Ribierre « Organic Electroluminescent Device, Compound and Use Thereof » Japan patent application 2017-30528, Fukuoka (Japan) 22.03.2017.
HAUT DE PAGEOrganismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
Lumière Molécules Matière (LUMOMAT)
Association française de l’électronique imprimée (AFELIM)
GDR CNRS Organic electronics for the new era (OERA)
Documentation – Formation – Séminaires (liste non exhaustive)L’électronique organique, une révolution. Le Monde 15 mai 2015.
Carte interactive : l’électronique organique Made in France. Industries & Technologies,...
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