Description du projet
Exploiter les fonctionnalités intégrées dans les matériaux cristallins organiques pour les dispositifs électroniques de demain
Les matériaux cristallins organiques à fonctionnalité intégrée offrent une plateforme polyvalente pour la conception de dispositifs innovants, peu coûteux et plus performants. Le projet ICONICAL, financé par le CER, vise à contrôler la dynamique des charges et des états excités en ce qui concerne ces matériaux afin d’obtenir cette fonctionnalité intégrée. Les chercheurs tenteront d’ajuster les propriétés moléculaires ainsi que de contrôler l’agrégation dans les états cristallins afin de concevoir des matériaux dotés de propriétés spécifiques, telles qu’une mobilité élevée des porteurs de charge et des coefficients de diffusion des excitons. Une autre fonctionnalité beaucoup plus complexe comprend la fission d’excitons singlets afin d’accroître l’efficacité des cellules solaires. Les chercheurs combineront les approches de synthèse organique, la chimie computationnelle ainsi que la spectroscopie à résolution temporelle afin de comprendre la relation entre les structures moléculaires et à l’état solide et les propriétés électroniques des matériaux cristallins organiques. Cette compréhension fondamentale aura des implications en ce qui concerne l’utilisation de ces matériaux dans les dispositifs électroniques.
Objectif
The aim of the work proposed here is to achieve control over charge and excited state dynamics in organic crystalline materials and in this way to come to solid state materials with explicit built-in functionality. The charge and excited state dynamics do not only depend on the properties of individual molecules but are to a large extent determined by the interactions between multiple molecules. By careful engineering of the properties of individual molecules and of the way they aggregate in the solid crystalline state it is in principle possible to design materials that exhibit a specific functionality. Examples of this are materials that are optimized to give high charge carrier mobilities and high exciton diffusion coefficients. It is also possible to design more complex functionality. An example of this is singlet exciton fission, a process by which one singlet excited state transforms into a combination of two triplet states. This spin-allowed process can in principle increase the efficiency of organic solar cells by a factor 1.5. A second example is upconversion of low energy photons into higher energy photons. This is possible by combining two low-energy triplet excited states into a single singlet excited state by triplet-triplet annihilation. Finally, it is possible gain control over charge separation on the interface of two different materials to increase the charge separation efficiency in photovoltaic cells.
In this work, we will explore ways to achieve control of charge and exciton dynamics in a combined effort including organic synthesis, computational chemistry and time-resolved spectroscopy and conductivity experiments. This research represents a major step forward in the understanding of the relation between molecular and solid state structure and the electronic properties of organic crystalline materials. This is of considerable fundamental interest but also has direct implications for the utilization of these materials in electronic devices.
Champ scientifique (EuroSciVoc)
CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN. Voir: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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