Conférence « Terra incognita : comprendre les polymères semi-conducteurs de prochaine génération »

Professeur qui invite :   Emanuele Orgiu

Résumé : Les polymères organiques semi-conducteurs de première génération ont été bien étudiés et sont bien compris. Il s’agit de matériaux à chaîne flexible, qui conduisent généralement à des microstructures très hétérogènes composées de régions désordonnées (« amorphes ») et ordonnées (cristallites/agrégats). Les systèmes plus récents sont, en revanche, constitués d’un coeur relativement rigide, nécessitant souvent des substitutions élaborées des chaînes latérales pour les dissoudre. En raison de la rigidité du squelette, les chaînes individuelles de ces polymères ne s’enchevêtrent pas, ce qui favorise un comportement de type « cristal liquide » et une faible cohérence à longue portée. Cependant, cette différence est rarement abordée dans la littérature, et les points de vue classiques de la physique des polymères, développés pour les polymères à chaîne flexible, sont appliqués pour rationaliser le comportement des matériaux de prochaine génération. Ici, nous démontrons sur l’exemple du P3HT et du PBTTT, une chaîne flexible par rapport à un semi-conducteur rigide, que leur différence structurelle a un impact énorme sur leur réponse électrochimique et optoélectronique. En effet, nous constatons que le PBTTT présente un désordre électronique dynamique, mais avec une densité d’états relativement étroite. La spectroscopie d’excitation cohérente bidimensionnelle révèle en outre des corrélations croisées allant au-delà du partage d’un état fondamental commun. Il est important de noter qu’un changement périodique de l’intensité (0-1) est identifié et qu’il est identique à un mode Raman vibrationnel à faible nombre d’ondes, attribué aux mouvements de torsion du cœur dans le plan et hors du plan, ce qui donne de nouvelles indications sur la manière dont le PBTTT peut être désordonné électroniquement et sur la manière dont il peut être désordonné électroniquement.

Biographie de la conférencière : Natalie Stingelin est professeur titulaire à l’Institut de technologie de Géorgie (GeorgiaTech) et présidente de l’École de science et d’ingénierie des matériaux. Elle a été élue membre de l’Académie européenne des sciences en 2023, membre de l’Académie nationale des inventeurs des États-Unis en 2021, membre de la Materials Research Society en 2019 et membre de la Royal Society of Chemistry en 2012. Elle est rédactrice en chef du Journal of Materials Chemistry C et de Materials Advances. Ses recherches portent sur le vaste domaine des matériaux polymères fonctionnels, de la physique des polymères, de l’électronique organique et de la photonique.