L’Institut de chimie souhaite la bienvenue à Hiroko Yamada, ambassadeur CNRS des sciences chimiques

• Qu'est-ce qui vous a menée vers le domaine de l’électronique organique ?

Les composés aromatiques tels que les porphyrines et les acènes présentent une variété de propriétés physico-chimiques fascinantes : couleurs magnifiques, luminescence, dynamique de photoexcitation et propriétés électrochimiques qui peuvent être modulées en jouant sur la structure électronique des molécules**. Cependant, la synthèse et la caractérisation des molécules à extension p- sont souvent difficiles en raison de leur faible solubilité.

Cela m'a encouragée à développer une méthode de synthèse de semi-conducteurs organiques et de pigments π-extended appelée "Approche des précurseurs". Avec cette approche, les produits de réaction ciblent les composés aromatiques directement pendant leur formation sous forme de poudres insolubles dans les solvants. Avec ce procédé, les composés aromatiques insolubles peuvent être facilement obtenus à partir des précurseurs correspondants en solution, en film ou sous forme solide par simple chauffage ou photo-irradiation.

J'ai ensuite montré que ces précurseurs pouvaient être utilisés pour contrôler la structure cristalline et l'orientation des semi-conducteurs organiques insolubles afin de fabriquer la couche active des dispositifs électroniques organiques. En étudiant la relation entre leur structure moléculaire et la conduction électrique, nous avons pu améliorer les performances des transistors organiques à couche mince (OTFT) et les propriétés photovoltaïques de certaines molécules organiques (OPV).

Enfin, toujours en utilisant l'approche des précurseurs, des acènes supérieurs tels que le nonacène, l'acène instable avec neuf cycles benzéniques, ont pu être synthétisés sous ultravide sur une surface d'or et leurs propriétés électroniques ont été révélées par microscopie à effet tunnel et microscopie à force atomique sans contact. L'étude de ces composés instables n'a été possible qu'en utilisant l'approche des précurseurs. Ces résultats fondamentaux seront également utiles pour la recherche appliquée.

** Ces composés aromatiques sont utilisés pour fabriquer des composants électroniques tels que des transistors, des diodes et des capteurs.

• Selon vous, quel sera le développement le plus important dans votre domaine dans 5, 10 et 25 ans ?

L'amélioration des propriétés des dispositifs électroniques organiques nécessite un contrôle précis du processus d'agrégation des blocs de construction organiques ou des nanomatériaux à base de carbone au cours de leur fabrication. En contrôlant le processus d'agrégation, il est possible d'améliorer la mobilité des charges, la conductivité électrique et la stabilité des dispositifs. Cela peut conduire à des performances accrues, à une meilleure efficacité énergétique et à des durées de vie plus longues pour des dispositifs tels que les transistors organiques, les diodes électroluminescentes organiques (OLED) et les cellules solaires organiques.

Pour les semi-conducteurs organiques composés de petites molécules par exemple, des paramètres permettant de contrôler finement la structure cristalline et l'orientation moléculaire dans les films minces ont été suggérés ces dernières années. Mais nous sommes encore loin d'avoir exploré l'immense potentiel de la chimie des matériaux organiques. La collaboration étroite entre chimistes organiciens, physiciens des dispositifs, informaticiens, spécialistes des surfaces, etc. conduira à de nouveaux matériaux toujours plus performants grâce au contrôle fin de cette agrégation. Ce sera l'un des développements les plus importants du futur proche.

• En tant qu'ambassadeur CNRS des sciences chimiques*, qu'attendez-vous le plus de votre tournée de conférences ?

Lorsque nous avons présenté cette "approche des précurseurs" pour synthétiser de nouveaux matériaux fonctionnels tels que les porphyrines à extension p- et les acènes supérieurs, nous avons eu la chance de constater que des chercheurs d'autres domaines s'intéressaient à nos composés et à notre approche synthétique. Nous avons bénéficié de collaborations interdisciplinaires avec ces scientifiques dans divers domaines, notamment l'électronique organique, la science des surfaces et la spectroscopie femto à picoseconde en tant qu'outils de caractérisation.  Ce furent des expériences formidables et passionnantes ! Cette tournée de conférences me permettra de visiter huit universités en quinze jours, dont la moitié pour la première fois. J'espère que cela me donnera l'occasion d'entamer de nouvelles collaborations, grâce à des discussions fructueuses que je ne manquerai pas d'en avoir avec mes collègues spécialisés dans d'autres domaines tels que l'électronique organique et la spintronique...

(*) En 2019, l'Institut de chimie du CNRS a initié le programme « Ambassadeurs des sciences chimiques en France ». Son ambition ? Permettre à de prestigieux chercheurs étrangers de visiter une série de laboratoires français actifs dans leur domaine. Ces visites comprennent non seulement des conférences de haut niveau par l'ambassadeur, mais sont également une occasion d'établir des contacts préliminaires et de favoriser des collaborations internationales pour les laboratoires français visités.

Rédacteur : CCdM

Planning des conférences

Date                             Lieu                 Laboratoire d’accueil (Contact)

13 novembre 2023         Paris                    Institut parisien de chimie moléculaire (Anna Proust)

14 novembre 2023         Nantes                Laboratoire « Chimie et interdisciplinarité, synthèse, analyse, modélisation (Fabrice Odobel)

15 novembre 2023         Angers                Laboratoire MOLTECH-Anjou (Sébastien Goeb)

17 novembre 2023         Bordeaux           Institut des sciences moléculaires (Dario Bassani)

20 novembre 2023         Toulouse            Centre d’Élaboration de matériaux et d’études structurales (Claire Kammerer)

21 novembre 2023         Marseille            Centre interdisciplinaire de nanoscience de Marseille (Olivier Siri)

22 novembre 2023         Lyon                    ENS (Christophe Bucher)

24 novembre 2023         Strasbourg         Institut de chimie de Strasbourg (Jean Weiss)