« Un défi pour la science des matériaux »

Directeur de recherche au CNRS, Narcis Avarvari coordonne le projet Cinema, financé par l’Agence nationale de la recherche (ANR). Ce dernier vise à fabriquer de nouveaux matériaux capables d’émettre une lumière polarisée, très recherchée pour les technologies avancées comme les écrans 3D ou les diodes.

Au sein du laboratoire Moltech-Anjou, Narcis Avarvari étudie depuis une vingtaine d’années comment la chiralité peut améliorer la performance des matériaux conducteurs et, plus récemment, celle des matériaux luminescents. La chiralité est la propriété qu’ont certains objets, en particulier les molécules, à ne pas être superposable à leur image miroir : par exemple, si vous posez à plat votre main droite sur celle de gauche, elles ne sont pas superposables car les pouces sont opposés.

Certains composés chimiques peuvent ainsi exister sous deux formes différentes, dites de gauche et droite. Cette asymétrie influence la manière dont les électrons se déplacent dans la molécule ou dans les matériaux chiraux, mais aussi la façon dont ces derniers interagissent avec la lumière polarisée.

Dans le cadre du projet de recherche Cinema, les chercheurs de Moltech-Anjou vont créer des molécules chirales comportant des ions lanthanides, des éléments chimiques connus pour produire efficacement cette lumière lorsqu’ils se trouvent dans un environnement chiral. « La préparation de structures fonctionnelles chirales est un défi pour la science des matériaux, résume Narcis Avarvari. On veut développer quatre familles différentes de ligands pour synthétiser des complexes de lanthanides. »

Un aspect innovant

Imaginez un ligand, une molécule plus ou moins riche en électrons, qui se fixe sur un lanthanide, un métal capable de les accueillir. Quand les deux éléments se connectent, ils forment un complexe de lanthanide, qui émet de la lumière dans le visible ou le proche infrarouge, en fonction du lanthanide utilisé. Cette propriété facilite la conception de dispositifs d’éclairage plus durables et économes en énergie, comme des diodes ou des écrans.

Les autres partenaires du projet (voir encadré), spécialistes des matériaux mésoporeux, comme la silice, et de la photophysique des matériaux chiraux, vont eux étudier les propriétés optiques et les réponses chiroptiques des complexes dispersés dans des matrices solides.

« L’aspect innovant du projet est le fait de synthétiser de nouveaux ligands et complexes chiraux émissifs, et les étudier par diffraction des rayons X et par des méthodes chiroptiques, poursuit le chercheur. On a aussi déjà observé qu’un tel complexe incorporé dans la silice – un minéral présent dans le verre notamment – peut éclairer plus longtemps. Les premiers résultats ont été publiés l’été dernier dans la revue Inorganic Chemistry de la Société américaine de chimie. »