Alignement à grande distance de fullerènes dans un réseau 2D à double cavité

L. Piot, F. Silly, L. Tortech, Y. Nicolas, P. Blanchard, J. Roncali, and D. Fichou.

Des chercheurs du CNRS, du CEA et de l’Université Pierre et Marie Curie jouent aux nano-billes au profit de l’électronique moléculaire. Ils ont créé un « tamis » moléculaire doté de grands et de petits trous et y ont inséré des « billes » de fullerène. Résultat : les billes viennent se placer dans les grands trous qui correspondent à leur taille. Normal ? Oui, s’il s’agissait de vraies billes, mais à l’échelle du nanomètre, cela requiert beaucoup de maîtrise dans la manipulation des molécules. Et qui laisse entrevoir des applications en électronique : le tamis et les billes sont des semi-conducteurs organiques et forment une myriade de jonctions p/n, celles-là même qui transforment l’énergie solaire en courant électrique dans les cellules photovoltaïques.

Structures chimiques des deux composés utilisés pour la construction du super-réseau : oligothiophène en étoile du réseau « hôte » et fullérène C60 du réseau « invité ». © D. Fichou.

Au laboratoire Nanostructures et semi-conducteurs organiques (CNRS/CEA/UPMC)[1], les chercheurs ont réalisé un réseau[2] comportant deux types de cavités de taille différente, à partir d’une molécule « hôte » en forme d’étoile. Dans un second temps, ils y ont introduit des molécules sphériques « invitées », qui viennent se loger dans les grandes cavités correspondant à leur taille. Les chercheurs ont ainsi réalisé une inclusion sélective.

D’autre part, l’hôte est une semi-conducteur de type p et l’invité semi-conducteur de type n : le super-réseau est un assemblage périodique de jonctions p/n. Or, ces jonctions sont à la base des cellules photovoltaïques, qui transforment l’énergie solaire en énergie électrique et dont le rendement est proportionnel à la surface des jonctions. L’architecture du super-réseau qui concentre les nano-jonctions dans une surface minimale est de bonne augure. Reste à mettre en évidence « l’effet photovoltaïque » : les chercheurs sont en train de mettre en place une expérience où le super-réseau sera soumis à un faisceau de lumière visible sous la pointe d’un microscope à effet tunnel, afin de mesurer le courant électrique produit.

^{^[1]} En collaboration avec le laboratoire d’ingénierie moléculaire d’Angers (Université d’Angers/CNRS)

^{^[2]} Les chercheurs ont utilisé le phénomène d’auto-organisation : certaines molécules organiques, lorsqu’on les dépose sur une surface solide, sont capables de s’organiser spontanément sous l’effet des liaisons faibles molécule/molécule et molécule/substrat.

Réseau “hôte” à double cavité et réseau « hôte-invité » après inclusion. © D. Fichou

Bibliographie :
Long-range alignments of single fullerenes by site-selective inclusion into a double-cavity 2D open network,
L. Piot, F. Silly, L. Tortech, Y. Nicolas, P. Blanchard, J. Roncali, and D. Fichou.
Journal of the American Chemical Society, J. Am. Chem. Soc. 131(36) (2009) 12864.

Contacts : Denis Fichou.

Communiqué CNRS newsletter ‘En direct des labos » 22/09/2009
Presse CNRS l Claire Le Poulennec l T 01 44 96 49 88 l