Thèse Semi-Conducteurs Organiques Chiraux à Géométrie en Selle H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Chimie École doctorale : Sciences Chimiques : Molécules, Matériaux, Instrumentation et Biosystèmes Laboratoire de recherche : Institut Lavoisier de Versailles Direction de la thèse : David KREHER ORCID 0000000209685224 Début de la thèse : 2027-01-01 Date limite de candidature : 2026-11-30T23:59:59 Le projet CHISOS vise à développer une nouvelle famille de semi-conducteurs organiques chiraux présentant une géométrie moléculaire en selle (*saddle-shaped*), destinée à des applications en optoélectronique organique, notamment dans les diodes électroluminescentes à émission circulairement polarisée (CP-OLEDs).

Le projet repose sur la conception et la synthèse de systèmes -conjugués non plans dérivés de cyclooctatétraènes fonctionnalisés par des unités phényles (COTPh) ou thiophènes (COTTh), associés notamment à des chromophores de type porphyrine.

Les travaux comprendront la synthèse et la caractérisation structurale des composés, la séparation des énantiomères, ainsi que l'étude de leurs propriétés photophysiques et chiroptiques par spectroscopies UV-visible, de fluorescence, de dichroïsme circulaire électronique (ECD) et de luminescence circulairement polarisée (CPL).

Des études théoriques compléteront les investigations expérimentales afin de comprendre l'influence de la géométrie moléculaire, de la chiralité et du couplage électronique sur les propriétés optiques. Une attention particulière sera portée à l'émission polarisée circulairement dans le rouge et le proche infrarouge.

L'objectif final est d'établir des relations structure-propriétés permettant de guider la conception de nouveaux émetteurs chiraux performants et d'évaluer leur potentiel pour des applications en OLED et CP-OLED. Les semi-conducteurs organiques chiraux suscitent un intérêt croissant pour le développement de nouvelles technologies optoélectroniques, notamment les diodes électroluminescentes organiques à émission circulairement polarisée (CP-OLEDs). Cependant, la conception de matériaux combinant de bonnes propriétés électroniques, une forte réponse chiroptique et une stabilité configurationnelle élevée reste un défi majeur.

Dans ce contexte, les systèmes -conjugués non plans présentant une géométrie en selle (*saddle-shaped*) constituent une plateforme moléculaire prometteuse. Les dérivés du cyclooctatétraène fonctionnalisés par des unités phényles (COTPh) ou thiophènes (COTTh) offrent des architectures chirales originales dont les propriétés optiques peuvent être modulées par des modifications structurales.

L'association de ces plateformes avec des chromophores tels que les porphyrines permettra d'explorer les effets de la géométrie moléculaire et du couplage excitonique sur le dichroïsme circulaire électronique (ECD) et la luminescence circulairement polarisée (CPL).

Le projet CHISOS s'inscrit ainsi dans une démarche visant à mieux comprendre les relations entre structure moléculaire, chiralité et propriétés photophysiques, afin de développer de nouveaux matériaux chiraux pour l'optoélectronique organique. L'objectif principal du projet CHISOS est de concevoir et développer de nouveaux semi-conducteurs organiques chiraux à géométrie en selle, présentant des propriétés photophysiques et chiroptiques adaptées aux applications optoélectroniques.

Le projet vise à synthétiser de nouvelles architectures -conjuguées à base de COTPh et COTTh, à étudier leur stabilité configurationnelle et leurs propriétés de dichroïsme circulaire (ECD) et de luminescence circulairement polarisée (CPL), et à comprendre l'influence de la structure moléculaire et du couplage électronique sur ces propriétés.

L'objectif principal du projet CHISOS est de concevoir et développer de nouveaux semi-conducteurs organiques chiraux à géométrie en selle, présentant des propriétés photophysiques et chiroptiques adaptées aux applications optoélectroniques.

Le projet vise à synthétiser de nouvelles architectures -conjuguées à base de COTPh et COTTh, à étudier leur stabilité configurationnelle et leurs propriétés de dichroïsme circulaire (ECD) et de luminescence circulairement polarisée (CPL), et à comprendre l'influence de la structure moléculaire et du couplage électronique sur ces propriétés.

L'objectif final est d'établir des relations structure-propriétés afin de guider la conception d'émetteurs chiraux performants, notamment dans le rouge et le proche infrarouge, et d'explorer leur intégration dans des dispositifs OLED et CP-OLED. La méthodologie du projet CHISOS repose sur une approche pluridisciplinaire combinant synthèse organique, caractérisation structurale, études photophysiques et chiroptiques, ainsi que modélisation théorique.

Dans un premier temps, de nouveaux systèmes -conjugués chiraux à géométrie en selle seront synthétisés à partir de plateformes COTPh et COTTh, notamment par l'introduction de chromophores de type porphyrine. Les composés obtenus seront purifiés et caractérisés par RMN et spectrométrie de masse. La séparation des énantiomères sera réalisée par chromatographie chirale.

Les propriétés photophysiques et chiroptiques seront ensuite étudiées par spectroscopies UV-visible, fluorescence, dichroïsme circulaire électronique (ECD) et luminescence circulairement polarisée (CPL). Les rendements quantiques, les facteurs de dissymétrie et la stabilité configurationnelle seront particulièrement examinés.

Des calculs DFT et TD-DFT permettront d'interpréter les résultats expérimentaux et de mieux comprendre les relations structure-propriétés, notamment l'influence du couplage excitonique.

Enfin, les matériaux les plus prometteurs seront évalués pour leur intégration dans des dispositifs OLED et CP-OLED afin d'étudier leurs performances optoélectroniques et leur capacité à émettre une lumière circulairement polarisée.

Le candidat devra être titulaire d'un Master 2 en chimie, avec une formation solide en chimie moléculaire, notamment en chimie organique ou inorganique.

Une expérience en synthèse de composés moléculaires. Des connaissances en réactions de couplage catalysées par des métaux de transition, en purification et en caractérisation structurale (RMN, spectrométrie de masse) seront des atouts.

Une expérience en spectroscopie UV-visible, fluorescence et étude des propriétés photophysiques des matériaux moléculaires sera également valorisée.

Le candidat devra faire preuve de motivation pour développer de nouvelles compétences en synthèse organique, stéréochimie et caractérisation chiroptique (ECD et CPL). Autonomie, rigueur scientifique, capacité à travailler en équipe et bonne maîtrise de l'anglais sont attendues.

• Chromatographie
• Anglais
• Autonomie
• Spectrométrie de masse
• Spectroscopie
• Chimie
• Géométrie