Deux projets portés par Moltech financés par l'ANR

Le 26 janvier 2022

Antoine Goujon étudie une voie d’accès originale pour produire des polymères semi-conducteurs organiques, utilisés entre autres dans des dispositifs d’affichage. Sébastien Goeb, s’attaque lui au développement d’une nouvelle voie de synthèse des polycaténanes de cages de coordination, destinés à l’électronique moléculaire. 

Parmi les matériaux qui interagissent avec la lumière se trouvent notamment les semi-conducteurs organiques, constitués de molécules à base de carbone. Ces matériaux existent sous deux formes : de petites molécules isolées ou des polymères, qui sont des assemblages de petites molécules attachées les unes aux autres.
Les semi-conducteurs organiques sont capables de conduire des charges électriques et absorbent ou émettent de la lumière, voire convertissent l’une 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. 
Légers, flexibles, parfois transparents, et faciles à mettre en forme, ils représentent une alternative aux semi-conducteurs inorganiques à base de silicium dont la production est onéreuse et énergivore. 

PhotoSynth : des semi-conducteurs plus propres

Majoritairement, « ces polymères se forment par des réactions chimiques qui coûtent cher puisqu’elles utilisent un catalyseur métallique à base de palladium, génèrent beaucoup de déchets toxiques, et ne permettent pas d’obtenir des lots de polymères identiques, indique Antoine Goujon, dont le projet PhotoSynth est financé pour 3 ans par l’Agence nationale de la recherche (ANR) à hauteur de 224 000 €. Notre mission sera de synthétiser des polymères semi-conducteurs organiques, non pas suivant ce procédé, mais à l’aide d’une 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, le seul déchet généré étant de l’eau ».
Le potentiel de ces molécules 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 2022 afin de soutenir ces travaux, et nous avons fait l’acquisition d’un photo-réacteur en flux afin d’optimiser la synthèse de ces nouveaux matériaux moléculaires. »

PoDACC : une nouvelle famille de polymères 

Dans le cadre de son nouveau 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 (USA), s’intéresse à  des molécules capables de s’auto-organiser pour former des polymères de cages supramoléculaires.
« Notre projet, financé par l’ANR à hauteur de 422 000 € pour 4 ans, ambitionne de contrôler la formation d’une nouvelle famille de cages auto-assemblées capables de s’auto-imbriquer, à l’image des maillons d’une chaîne, pour former les polymères de cages correspondants appelés polycaténanes. Pour accéder à ces objets moléculaires très peu décrits 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.