Deux projets des chercheurs du laboratoire Moltech-Anjou financés par l’ANR

Dans le cadre de son programme de recherche PhotoSynth, Antoine Goujon propose une voie d’accès originale à des polymères semi-conducteurs organiques, composés utilisés entre autres dans des dispositifs d’affichage. Sébastien Goeb, s’intéresse lui à la chimie supramoléculaire et souhaite s’attaquer au développement d’une nouvelle voie de synthèse des polycaténanes de cages de coordination. Leurs projets sont financés par l’Agence nationale de la recherche (ANR).

L’opto-électronique moléculaire est l’étude des composants moléculaires. Parmi ces matériaux se trouvent notamment les semi-conducteurs organiques, composés de molécules à base de carbone de même que les plastiques ou les médicaments. Ces matériaux existent sous deux formes : de petites molécules isolées ou des polymères, qui sont des assemblages macromoléculaires de longues chaînes de petites molécules attachées les unes aux autres.

Les semi-conducteurs organiques conduisent des charges électriques et absorbent ou émettent de la lumière, voire convertissent l’un en l’autre. Ils sont présents dans de nombreux dispositifs tels que les diodes électroluminescentes organiques (OLED) des écrans de téléphone ou les cellules photovoltaïques organiques par exemple.

Antoine Goujon et Sébastien Goeb.

Légers, flexibles, parfois transparents, et faciles à mettre en forme, ils représentent une alternative aux semi-conducteurs inorganiques comme le silicium dont la production est onéreuse et énergivore.« Or, ces polymères se forment par des réactions chimiques qui coûtent chers puisqu’ils utilisent un catalyseur métallique à base de palladium, génèrent beaucoup de déchets toxiques, et ne permettent pas d’obtenir des lots de polymères identiques aux mêmes propriétés à tous les coups, rappelle Antoine Goujon, dont le projet PhotoSynth est financé à hauteur de 224 000 euros par l’ANR pour une durée de 3 ans. Notre mission est de synthétiser les polymères semi-conducteurs organique à l’aide d’une réaction permettant d’attacher à la chaine des motifs moléculaire electro/opto actifs par simple exposition à la lumière blanche. Cette méthode s’affranchit des problèmes classiques de synthèse de ces composés stratégiques et s’inscrit dans une philosophie de chimie durable et respectueuse de l’environnement, le seul déchet généré étant de l’eau. Le potentiel de ces composés comme composants électroniques tels que des transistors organiques ou des cellules photovoltaïques sera évalué sur place grâce à la préparation de dispositifs test. Dans cette optique et grâce au financement de l’ANR, une chercheuse postdoctorale rejoint le laboratoire Moltech-Anjou en février afin de soutenir ces travaux, et nous avons fait l’acquisition d’un acheter un photo-réacteur en flux afin d’optimiser la synthèse de ces nouveaux matériaux moléculaires. »

Une nouvelle famille de polymères

Deux cages supramoléculaires entrelacées. Dans le cadre de son projet PodAcc (Polycatenation of Donor-Acceptor Coordination Cages), Sébastien Goeb, en collaboration avec l’École normale supérieure de Lyon, ainsi que les universités de Nantes et de Caroline du Nord (États-Unis), s'intéresse à des molécules pour former des polymères de cages supramoléculaires afin d’accéder à des structures complexes bi ou tri dimensionnelles.

« Notre projet, financé à hauteur de 422 000 euros pour 4 ans, ambitionne de contrôler la formation d’une nouvelle famille de cages auto-assemblées capables de s’auto-imbriquer, à l’image d’une chaîne, pour former les polymères de cages correspondants appelés polycaténanes, précise Sébastien Goeb. Pour accéder à ces objets moléculaires encore très peu connus à ce jour, nous  proposons une voie de synthèse innovante initiée par à un stimulus électrochimique. Avec l’appui de collaborateurs théoriciens et physico-chimistes, nous développerons de nouveaux outils d’analyse pour caractériser ces polymères. » Le but ? Générer un nouveau type de matériaux actifs en électronique moléculaire pour le transport de charges ou le photovoltaïque.