Une nouvelle génération de cristaux liquides hybrides pour les capteurs optiques
Des équipes franco-allemandes, notamment de l’Institut des sciences chimiques de Rennes (CNRS/Université de Rennes, ENSCR, INSA Rennes), viennent de mettre au point une nouvelle famille de matériaux hybrides associant cristaux liquides organiques et nanoclusters métalliques luminescents. Ces matériaux présentent une émission lumineuse dans le rouge et le proche infrarouge, et conservent leur comportement de cristal liquide à des températures négatives, une première pour ce type de système. Des résultats, publiés dans la revue Advanced Materials, qui ouvrent des perspectives dans le domaine des capteurs optiques.
Les cristaux liquides sont constitués de molécules organiques allongées qui peuvent s'aligner spontanément tout en restant mobiles comme dans un liquide. Leur intérêt réside dans cette capacité à s’organiser de manière ordonnée tout en conservant une certaine fluidité. Ils sont également susceptibles de réagir à des stimuli externes comme des variations de champ électriques, de température ou d’irradiation lumineuse…, qui modifient leurs propriétés optiques. Ecrans et éclairages flexibles, capteurs de pressions ou de température, détecteurs de gaz, de biomolécules, cellules solaires, lasers, modulateurs optiques, textiles intelligents, on les retrouve ainsi dans de nombreuses applications.
Depuis plusieurs années, les scientifiques cherchent à leur conférer de nouvelles fonctionnalités – émission de lumière, propriétés magnétiques ou électroniques… – afin de développer des matériaux intelligents pour l’optique, la photonique ou les technologies de l’énergie. Pour cela, la stratégie de synthèse consiste à incorporer dans ces matrices souples des composés inorganiques présentant les propriétés souhaitées. Hélas, ces espèces sont souvent difficiles à disperser de façon homogène et ont tendance à perturber l’organisation des cristaux liquides, et donc à altérer leurs propriétés. De plus, les approches actuelles impliquent généralement des modifications chimiques complexes.
Pour contourner ces difficultés, des équipes de l’Institut des sciences chimiques de Rennes (CNRS/Université de Rennes, ENSCR, INSA Rennes) et de l’Université de Stuttgart proposent une stratégie d’auto-assemblage originale. Grâce à elle, ils sont parvenus à associer des nanoparticules nanoclusters de molybdène phosphorescentes à des molécules organiques assemblées en cristaux liquides non pas par liaison chimique forte, mais grâce à de faibles interactions supramoléculaires.