Une mémoire thermique pour des détecteurs à base de cuivre

L’actualité récente éclaire de façon évidente la dépendance des sociétés modernes vis-à-vis des sources d’approvisionnement en matières premières stratégiques. Une dépendance cruciale se retrouve ainsi dans le domaine des matériaux luminescents utilisés quotidiennement dans les écrans (téléphones portables, ordinateurs) ainsi que dans nombre d’applications de détection. En effet, les propriétés de luminescence sont très souvent générées par des dérivés photoactifs à base d’atomes lourds, précieux et/ou rares, présentant parfois des toxicités importantes. Une sérieuse limite pour leur utilisation à grande échelle.

Dans ce contexte, les matériaux luminescents à base d’ions Cu(I) sont particulièrement attrayants étant donné leur faible coût et l'abondance naturelle du cuivre. De plus, leur structure moléculaire flexible, qui peut être aisément modifiée par l'application de stimuli externes (température, pression…), permet de moduler les caractéristiques de leur luminescence.

Dans ce contexte, des chimistes de l’Institut des sciences chimiques de Rennes (CNRS/Université Rennes/ENSCR/INSA Rennes) ont mis au point une synthèse simple et rapide d’une large famille de complexes métalliques présentant, à température ambiante, des propriétés de photoluminescence remarquables. Pour cette synthèse, les scientifiques ont imaginé un précurseur luminescent constitué de quatre ions Cu(I) assemblés entre eux par des molécules organiques dont la nature permet de moduler la longueur d’onde d’émission. Ils ont ensuite observé un changement de couleur irréversible de l’émission du matériau à l’état solide au-dessus d’une température spécifique à chaque composé. Ils ont pu attribuer l’origine de cette transition inédite à une dissociation de la structure polymérique de ces assemblages activée par le franchissement d’une température limite.

De tels comportements originaux sont la conséquence directe de la grande flexibilité de l’assemblage des précurseurs luminescents à base d’ions Cu(I). Il est en effet possible de dissocier ces structures en augmentant la température, tout en conservant la structure moléculaire du précurseur intacte au sein du nouveau matériau à l’origine de la luminescence. Nouveau matériau qui présente alors une luminescence nettement différente de celle de l’assemblage polymérique initial.

Une propriété inédite qui fait de ces matériaux des témoins du vécu thermique de leur environnement. On peut dès lors envisager de les insérer dans des dispositifs technologiques dont on veut s’assurer, pour leur bon fonctionnement, qu’ils n’ont pas dépassé certaines températures. Des résultats qui font l’objet d’un article dans la revue Adv. Opt. Mater.

Rédacteur : CCdM