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Copier les chimies de surface sophistiquées de la nature

Des chercheurs de l'UE ont préparé des photosystèmes artificiels, qui sont multi-colorés et organisés, pour les utiliser dans des dispositifs photovoltaïques. L'utilisation d'architectures bio-inspirées permet d'améliorer l'efficacité des cellules solaires organiques.
Copier les chimies de surface sophistiquées de la nature
Dans la nature, les photosystèmes sont hautement efficaces pour convertir la lumière du soleil en énergie chimique de vie, grâce à leurs structures multi-chromophoriques. De manière similaire, des voies de réduction-oxydation (redox) très organisées permettent aux électrons et aux trous générés par le processus photosynthétique de suivre des voies séparées et ainsi arrêter la recombinaison de charge.

La phtalocyanine (PC) est un composé macrocyclique aromatique de couleur bleu-vert intense. Toutefois, si des teintures pures à base de PC ont été largement utilisées dans l'électronique organique, la synthèse de PC structurellement modifiées s'est avérée difficile.

La préparation de ces assemblages moléculaires constituait l'objectif du projet SUPRAL_SAS («Supramolecular active layer, self-assembly on surface»), financé par l'UE. Au cours du projet, ces assemblages étaient préparés par la polymérisation auto-organisée, initiée en surface, de la PC pour former des voies distinctes pour le transport de trous et d'électrons.

Pour obtenir les structures souhaitées, les PC ont été classées en deux types d'assemblage. L'un des types, le conducteur, était utilisé pour introduire les canaux de transport positifs ou de type p. L'autre, qui a montré une faible photoactivité, a produit les canaux de transport de charges négatifs ou de type n.

Deux approches ont été imaginées et étudiées pour minimiser la recombinaison entre les charges dans les voies conductrices: un gradient redox antiparallèle et un canal multiple latéral.

Maintenant terminé, les résultats du projet vont ouvrir des perspectives en matière d'utilisation de PC structurellement modifiées dans davantage d'applications pratiques. Ces résultats bénéficieront non seulement à la communauté scientifique, mais aussi aux sociétés et aux industries qui conçoivent et fabriquent des matériaux optoélectroniques. De plus, les assemblages moléculaires sur une surface produits et étudiés dans le cadre de ce projet seront également intéressants pour fabriquer des transistors organiques avancés. Ceux-ci ont de nombreuses applications, notamment dans les écrans, les capteurs et les codes barre électroniques.

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