Maîtriser la lumière grâce aux pérovskites halogénées

Au sein du laboratoire Moltech-Anjou, Alexandre Abhervé coordonne un programme JCJC (jeunes chercheuses et jeunes chercheurs) de l’Agence nationale de la recherche. Il s’intéresse aux pérovskites chirales, un matériau cristallin utilisé dans l’optoélectronique et le photovoltaïque notamment.  

Les pérovskites chirales sont synthétisées sous forme de cristaux, avant leur insertion dans des dispositifs spintroniques sous forme de films minces.Un objet ou une molécule est chiral s’il n’est pas superposable parfaitement à son image dans un miroir : par exemple, lorsque la main gauche est superposée sur la main droite, les deux pouces sont asymétriques. En chimie, la chiralité peut influencer les propriétés optiques, et c’est justement ce qui intéresse Alexandre Abhervé : « Les molécules chirales peuvent dévier la lumière dans des directions opposées ou être utilisées dans des dispositifs pour polariser la lumière ou le courant électrique. Notre objectif est de comprendre ces effets de polarisation en utilisant des pérovskites halogénées, et de trouver le composé pour les intégrer dans un dispositif spintronique. »

Des recherches révolutionnaires

Les pérovskites halogénées sont des matériaux clés dans les domaines du photovoltaïque et de la photoluminescence. Elles apportent de nouvelles perspectives pour des applications chiroptiques, telle que la luminescence circulairement polarisée (CPL), et spintroniques. Cette dernière allie les propriétés électriques et magnétiques des électrons en exploitant leur spin, une forme de rotation interne vers le haut ou le bas, qui permet de mieux gérer la polarisation du courant ou de la lumière.

Le projet ChiroSpin d’Alexandre Abhervé a bénéficié d’un financement dans le cadre du programme régional Étoiles montantes et de l’Agence nationale de recherche (ANR), à hauteur de 260 000 euros pour les trois prochaines années. Il va permettre, entre autres, l’achat d’un évaporateur thermique pour déposer les matériaux sur des dispositifs optoélectroniques. Les pérovskites chirales halogénées seront synthétisées pour obtenir un film mince de quelques nanomètres d’épaisseur, puis caractérisées pour mesurer les propriétés de polarisation.

« La synthèse de nouveaux cations chiraux pour les pérovskites halogénées permettra de créer des matériaux et dispositifs aux propriétés remarquables, précise celui qui est chargé de recherche CNRS depuis octobre 2022. On va ainsi pouvoir évaluer ces propriétés chiroptiques et spintroniques pour des applications réelles, en testant par exemple la construction de LED polarisées, de vannes de spin ou encore des spin-LED. »

Ces recherches pourraient révolutionner les systèmes de communication optique, dans lesquels l’information est envoyée sous forme de lumière, comme la fibre optique. « En maîtrisant mieux la lumière, on transmet plus d’informations simultanément et rapidement tout en réduisant la consommation d’énergie », conclut Alexandre Abhervé.