Synthèse et études photophysiques de composés fluorescents chiraux

Les OLEDs apparaissent comme l'une des technologies les plus prometteuses pour les écrans d'affichage. Elles sont basées sur l'utilisation de composés organiques émissifs intégrés dans une matrice qui émettent de la lumière après excitation électrique. Leurs principaux avantages sont un taux de contraste plus élevé, un temps de réponse plus rapide et une épaisseur minimale. Cependant, le principal problème rencontré avec l'utilisation de matériaux organiques fluorescents dans les OLEDs réside dans la statistique de recombinaison trou-électron. En raison de la mécanique quantique, 25% de l'énergie électrique est convertie en excitons à l'état singulet et 75% en excitons à l'état triplet. Ainsi, pour les émetteurs de fluorescence normaux, seuls 25 % de l'apport énergétique peuvent être convertis en lumière. Dans ce contexte, l'utilisation de matériaux à fluorescence retardée activée thermiquement (TADF) est apparue comme une alternative pour construire des OLED efficaces. La TADF se produit lorsque la différence d'énergie entre les états singulet et triplet (ΔEST) de la molécule est suffisamment faible pour qu'un système de croisement inverse (rISC) permette de convertir les états triplet en états singulet. Le ΔEST est proportionnel au chevauchement intégral HOMO-LUMO, et peut être réglé par la conception moléculaire. Parallèlement à cette approche, la conception d'émetteurs luminescents à polarisation circulaire (CPL) efficaces est apparue comme une passerelle importante pour améliorer l'efficacité tout en diminuant la consommation d'énergie des écrans OLED portables. En effet, ces dispositifs ont besoin de filtres antireflets pour éviter la réflexion de sources lumineuses externes sur leur surface émettrice. Malheureusement, une telle architecture réduit d'au moins 50% l'intensité de la lumière émise non polarisée. Une solution à cette importante perte d'énergie pourrait résider dans la maîtrise de la conception de matériaux CPL efficaces.
Récemment, nous avons développé une approche synthétique qui permet de combiner les propriétés TADF et CPL au sein d'un seul émetteur. Le concept qui repose sur l'introduction d'un pertubateur chiral sur un fluorophore actif TADF a été validé et étendu afin de mieux comprendre la relation structure - activité. Sur la base de ces résultats, nous souhaitons explorer de nouvelles façons de combiner et de maximiser ces deux propriétés dans un cadre moléculaire unique. Une approche prometteuse consiste à induire un arrangement chiral stable de la partie donneur-accepteur du TADF grâce à un perturbateur/inducteur chiral. Le travail de thèse combinera donc des travaux de synthèse organique pour préparer des bibliothèques de composés actifs, des caractérisations photophysiques et chiroptiques complètes (absorption, fluorescence, absorption transitoire, dichroïsme circulaire électronique, CPL) et des calculs quantiques pour soutenir l'interprétation des résultats expérimentaux et établir la relation structure-propriétés. Les composés les plus prometteurs seront ensuite testés dans des dispositifs OLED.

Pour plus d'informations, contacter le Dr G. Clavier

Vous pouvez candidater en vous rendant sur le site dédié de l'université Paris-Saclay