Des matériaux luminescents mécanochromes ‘supercooled’

Les matériaux dits ‘stimuli-responsive’ sont des objets dont les propriétés physiques sont modifiables voire contrôlables sous l’effet d’un stimulus externe (force mécanique, température, irradiation…). Ils font l’objet de nombreuses recherches car ils pourraient intégrer des dispositifs extrêmement variés : capteurs, afficheurs, mémoires numériques…  Les matériaux luminescents mécanochromes qui répondent aux sollicitations mécaniques par un changement de la couleur et de l’intensité de l’émission, sont par exemple pressentis pour intégrer des capteurs de forces. A l’heure actuelle, la majorité des matériaux luminescents contient du plomb, des terres rares ou des métaux nobles, qu’il est urgent de remplacer par des constituants plus vertueux.

Des scientifiques de l’Institut des matériaux de Nantes Jean Rouxel (IMN, CNRS/Nantes Université) et de l’Institut des sciences chimiques de Rennes (ISCR, CNRS/Université de Rennes) étudient depuis plusieurs années des matériaux ‘stimuli-responsive’ à base de cuivre, élément naturellement abondant, qui présentent des propriétés photophysiques remarquables. Ils viennent de synthétiser un tout nouveau matériau luminescent mécanochrome dont l’émission, particulièrement intense, passe du rouge au vert à la suite d’une stimulation mécanique. Cet effet est dû à une transition de phase liquide-solide réversible induite par simple contact, à température ambiante.

Grâce à des expériences de diffraction des rayons X et de diffusion Raman combinées à des calculs DFT (Density Functional Theory), le mécanisme à l'origine du mécanochromisme a également pu être élucidé. Les changements de couleur ont été attribués à des modifications de la structure moléculaire du complexe de cuivre lors du changement d’état. Ces résultats, publiés dans la revue Chemical Communications, ouvrent des perspectives pour l’obtention de matériaux luminescents mécanochromes à la fois vertueux, performants et peu coûteux.

Rédacteur : CCdM