LED organiques : une molécule oubliée se révèle utile

Résultats scientifiques

Délaissées depuis des décennies, certaines molécules sont pourtant susceptibles de trouver de nouvelles applications quand on ne s’y attend plus. Des chercheurs de MOLTECH Anjou (CNRS/Université d’Angers), du LCH (CNRS/ENS Lyon/Université Claude Bernard), de l’ISCR (CNRS/INSA Rennes/ENSC Rennes/Univ. Rennes 1) et de l’université de Calgary (Canada) ont ainsi découvert que le benzothioxanthène imide (BTXI), historiquement utilisé pour la teinture des textiles, pouvait être un sérieux candidat pour la fabrication de LED organiques. Selon ces travaux, qui font la couverture de la revue Chemical Communications, le BTXI offre une synthèse simplifiée, donc moins coûteuse, des variations de couleurs contrôlées par des modifications chimiques simples et une solubilité lui permettant d’être facilement étalé sur différents supports, sous forme d’encre.

Synthétisé dans les années 70, le benzothioxanthène imide (BTXI) a principalement été employé comme colorant dans l’entreprise du textile puis, anecdotiquement, comme sonde fluorescente pour les applications biomédicales. Contrairement à d’autres composés appartenant à la famille des rylènes, le BTXI n’avait jusqu’à peu jamais été utilisé pour la réalisation de dispositifs optoélectroniques. Dans ce contexte, des chercheurs de l’Institut des sciences et technologies moléculaires d’Angers (MOLTECH Anjou, CNRS/Université d’Angers), en collaboration avec des chercheurs du Laboratoire de chimie (LCH, CNRS/ENS Lyon/Université Claude Bernard), de l’Institut des sciences chimiques de Rennes (ISCR, CNRS/INSA Rennes/ENSC Rennes/Univ. Rennes 1) et de l’université de Calgary (Canada) se sont rendu compte que le BTXI permettait de fabriquer, en peu d’étapes et à moindre coût, des LED organiques réalisées par voie humide. Cette méthode de dépôt sert, entre autres, à concevoir des dispositifs de grands formats utiles pour la signalisation routière ou les panneaux publicitaires lumineux.

Les chercheurs avaient déjà montré, deux ans auparavant, l’intérêt de cette molécule pour le photovoltaïque organique. Souhaitant explorer davantage de possibilités, et toujours dans un souci de simplicité, les chercheurs ont dimerisé la molécule, c’est-à-dire ont assemblé deux en une seule, et, grâce à de subtiles modifications chimiques, obtenu trois nouvelles molécules tridimensionnelles. Ces dernières ont pu être employées pour des LED organiques révélant des couleurs émises allant du blanc légèrement bleuté à l’orange. Ces colorants bon marché, produits en grandes quantités, offrent l’avantage d’être très solubles, facilitant ainsi leur utilisation sous forme d’encre pour des dépôts en voie humide et leur potentielle industrialisation. Les chercheurs continuent d’explorer les propriétés du BTXI, en quête de nouvelles applications et couleurs.

Différentes versions de la molécule donnent différentes couleurs. © C. Cabanetos

Référence :

José María Andrés Castán, Clément Dalinot, Sergey Dayneko, Laura Abad Galan, Pablo Simón Marqués, Olivier Alévêque, Magali Allain, Olivier Maury, Ludovic Favereau, Philippe Blanchard, Gregory C. Welch and Clément Cabanetos. Synthesis, characterization and use of benzothioxanthene imide based dimers. Chem. Commun., 2020, Advance Article.

DOI : https://doi.org/10.1039/D0CC04556J

Contact

Clément Cabanetos
Chercheur en chimie organique - MOLTECH Anjou
Stéphanie Younès
Responsable Communication - Institut de chimie du CNRS