Maître de Conférences — Électronique Organique & Synthèse de systèmes π-conjugués
Institut des Sciences Moléculaires (ISM) — UMR 5255 CNRS / Université de Bordeaux / Bordeaux INP (ENSMAC)
Domaines de recherche
Mes activités de recherche s'inscrivent dans le domaine de l'électronique organique, et plus particulièrement sur l'approche moléculaire des matériaux semi-conducteurs. Dans ce cadre, les systèmes développés sont intégrés au sein de dispositifs électroniques tels que :
Les cellules photovoltaïques (OPV, DSSC),
Les transistors à effet de champ (OFET),
Le fil conducteur de mes travaux vise à comprendre et maîtriser les relations fondamentales qui relient l’échelle moléculaire aux propriétés optoélectroniques macroscopiques de la matière. Mon expertise s'articule de manière transverse autour de :
La chimie théorique et la modélisation moléculaire (prédiction des niveaux d'énergie HOMO/LUMO et du gap électronique),
La synthèse organique multi-étapes de nouvelles structures π-conjuguées,
L'organisation intermoléculaire (contrôle de l'empilement supramoléculaire à l'état solide),
L'étude approfondie des propriétés optoélectroniques des nouveaux matériaux.
Axes de Recherche Majeurs
1. Conception de structures moléculaires linéaires & Transport de charges
Nous développons des architectures moléculaires linéaires optimisées pour le transport de charges au sein des dispositifs OFET et des cellules photovoltaïques.
Systèmes étudiés : Synthèse de molécules conjuguées à base de dérivés d'oligothiophènes ou de triphénodioxazines.
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Schéma de synthèse de triphénodioxazines dissymétriques
Enjeux scientifiques : Moduler précisément les niveaux d'énergie des orbitales frontières (HOMO/LUMO), contrôler la conjugaison entre systèmes aromatiques, maîtriser les empilements supramoléculaires (notamment l'empilement face-à-face des molécules) et concevoir des matériaux stables à l'air présentant une haute mobilité de charge (notamment pour les semi-conducteurs de type n).
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Représentation d’une dyade de chromophore et le transport de charge induit par l’absorption d’un photon
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Représentation de l’empilement moléculaire au sein de triphénodioxazine en fonction du nombre et de la position des groupes nitriles portés (interactions faibles représentées par des lignes bleus) et annotation de l’intégrale de transfert entre dimère en rouge
2. Architectures 3D de symétrie C3h : Vers un transport isotrope
La plupart des semi-conducteurs organiques présentent un transport de charges fortement anisotrope, ce qui limite leurs performances macroscopiques dans certains dispositifs. Pour pallier cette limitation :
Approche : Conception et synthèse de molécules tridimensionnelles en forme d'étoile de symétrie C3h (telles que des triazastarphènes) avec des cœurs fortement encombrés afin de forcer des empilements moléculaires tridimensionnels favorisant un transport isotrope des charges
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Résultat : De nombreux empilements obtenus en fonction de la nature et taille des motifs encombrant, dont un arrangement en nid d’abeille inscrit dans des plans isolés électriquement, et une structure supramoléculaire original constituée de colonnes imbriquées les unes aux autres par de faibles interactions π.
3. Matériaux à faible bande interdite & Collecte proche infrarouge
La recherche de matériaux à faible bande interdite présente divers intérêts dont l'optimisation de la collecte du spectre solaire au sein de cellules OPVs (notamment au-delà de 800 nm pour maximiser le rendement théorique de conversion). Cela requiert le développement de matériaux spécifiques dont le faible gap électronique doit s’approcher de proche de 1,0 eV).
Approche : Composés linéaires alternant motifs donneurs-accepteurs (D-A) et nouvelles plateformes aromatiques étendues analogues soufrés et azotés d’acène (pyrène). Ces derniers composés profiteraient d'effets push-pull interne en et conduiraient à des interactions soufre-azote entre monomères.
Résultat : En cours
Activités d'Enseignement & Encadrement
En parallèle de mes activités de recherche, je suis fortement impliqué dans la formation des étudiants (élèves-ingénieurs à l'ENSMAC / INP Bordeaux). Je coordonne et anime notamment les travaux pratiques pluridisciplinaires (conception, synthèse organique et inorganique, mise en forme des matériaux et caractérisation de dispositifs en électronique organique (OFET,OPV, OLED, Biocapteurs électrochimiques, …) et la gestion de projets de recherche et développement.
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