L’objet de cet exposé est de présenter les principales caractéristiques des matériaux moléculaires (ou à orbitales Pi) actuellement étudiés ou récemment mis sous les feux de l’actualité. Nous nous restreindrons aux molécules planes éludant les fullerènes et les nanotubes qui sont des molécules de structures sphérique ou cylindrique. La brique de base est la molécule organique (neutre) qui cristallise en formant des couches : on obtient ainsi des semiconducteurs organiques dont les familles les plus célèbres sont les acènes et les thiophènes. Ceux-ci sont étudiés dans le cadre de perspectives d’applications notamment de transistors à effet de champ. Nous montrerons que la chimie du TTF (tétrathiafulvalène) associée à la méthode de synthèse dite du drop-casting ouvre de nouvelles perspectives intéressantes dans ce cadre ainsi que l’utilisation d’hybrides organique-inorganique. En dopant ces molécules neutres par formation de sels à transferts de charge, on peut obtenir des composés à bande quart ou demi – remplies, laissant entrevoir l’existence d’états métalliques. Par contre, les fortes corrélations électroniques ont tendance à stabiliser un état isolant de Mott. Cette compétition isolant de Mott – métal conduit à l’existence d’une large variété d’états électroniques fondamentaux, ondes de densité, antiferromagnétisme et supraconductivité accessibles continûment en modifiant la pression hydrostatique. De plus, nous montrerons que ces phases peuvent coexister et conduisent même vraisemblablement à une supraconductivité de type filamentaire dans un domaine étroit de pression. Nous présenterons les perspectives actuelles qui peuvent permettre d’aller plus loin et d’ouvrir de nouvelles voies en combinant les méthodes de croissance contrôlée, les techniques de lithographie et la physique des fermions corrélés.
Laboratoire de Physique des Solides, Université d’Orsay