OFFRE de thèse avec financement MENRT 3ans Et un

OFFRE de thèse avec financement MENRT 3ans
Et un poste de Postdoc pour 24 mois
Sujet en français : Conception, synthèse et intégration de chromophores à
faible bande interdite pour une stabilisation des dispositifs de l’électronique
organique
Sujet en anglais : Design, synthesis and integration of low band gap
chromophores for the stabilization of organic electronics devices
Directeur de thèse : Dr. Olivier Dautel (HDR)
Institut d’accueil : ICGM
Equipe d’accueil : AM2N
Lieu de réalisation des travaux : ENSCM
Début de la thèse et du postdoc : Octobre 2014
8 Rue de l'Ecole Normale - 34296 MONTPELLIER CEDEX 5
Tél.: +33 4 67 14 43 00 - Fax : +33 4 67 14 43 53
Site Internet : http://www.enscm.fr
Résumé de la thèse et du postdoc en français :
Ce projet vise à effectuer la conception, la synthèse et l’intégration au sein de
dispositifs optoelectroniques de chromophores pi-conjugués dotés de faibles bandes
interdites ou « low band gap ».1
Ce type de composés offrent actuellement un intérêt grandissant notamment
parce qu’ils offrent des performances exceptionnelles lorsqu’ils sont intégrés au sein
de cellules solaires organiques, de transitors organiques à effet de champ ou encore
de photodiodes organiques infrarouges.
Ce projet va venir renforcer une collaboration forte avec le laboratoire IMS de
l’ENSCP Bordeaux, collaboration soutenue par l’ANR au travers des projets
« CEPHORCAS » (2010-2013) et « HELIOS » (2014-2017). Cette collaboration a
pour objectif de mettre à profit l’expérience acquise par notre laboratoire dans le
contrôle des propriétés optoélectroniques de chromophores à l’état solide ainsi que
dans le contrôle des procédés de fabrication de matériaux hydrides
organiques/inorganiques pour augmenter la durée de vie des cellules solaires
photovoltaîques organiques par stabilisation de la couche active.2
Dans ce cadre, nous nous attacherons dans un premier temps à
fonctionnaliser les molécules à faibles bandes interdites de l’état de l’art (Bazan,
Nguyen)3 par des groupements réticulables du type triéthoxysillane ou encore
azoture bien maitrisées au laboratoire.4 Nous étudierons leurs propriétés
optoélectroniques, mettrons au point les procédés de réticulation et les intégrerons
dans des dispositifs en collaboration avec l’équipe Elorga de l’IMS de Bordeaux.
Dans un deuxième temps, nous nous attacherons à effectuer le conception et la
synthèse de nouveaux chromophores dans le but d’optimiser la position des niveaux
énergétiques de leur bande interdite et tendre vers des dispositifs alliant stabilité et
performance. Pour cela, un choix judicieux des groupements donneurs et accepteurs
constituants ces composés sera nécessaire.5
Ce projet de recherche multidisciplinaire nécessitera un travail de synthèse
organique conséquent et s’appuiera sur de solides connaissances en chimie
organique et chimie organométallique. Le candidat devra maîtriser les techniques
classiques de caractérisation des molécules organiques (RMN, spectroscopies de
masse, IRTF,…). La maitrise des spectroscopies d’absorption et d’émission serait un
plus. D’autre part, la fabrication des dispositifs sera réalisée par l’étudiant lui même
grâce à une collaboration de 10 années avec le laboratoire IMS de Bordeaux. Les
candidats pourront ainsi acquérir une expérience interdisciplinaire.
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C. Bazan et al., Adv. Mater., 2012, 24, 3646–3649,
8 Rue de l'Ecole Normale - 34296 MONTPELLIER CEDEX 5
Tél.: +33 4 67 14 43 00 - Fax : +33 4 67 14 43 53
Site Internet : http://www.enscm.fr
Résumé de la thèse et du postdoc en anglais:
The objective of this project is to design, to synthesize and to integrate in
optoelectronic devices, low band gap chromophores.1 This type of compounds are
currently offering a growing interest especially because they exhibit outstanding
performances when they are integrated in organic solar cells, organic field effect
transistors or infrared organic photodiodes.
This project will strengthen a strong collaboration with the IMS laboratory of the
ENSCP Bordeaux, collaboration supported by the ANR through projects
«CEPHORCAS» (2010-2013) and « Helios » (2014-2017). This collaboration takes
advantage of our knowledge in the control of the optoelectronic properties of the
chromophores and in the control of the fabrication processes of the organic/inorganic
hybrid materials to increase the organic solar cells lifetime by the stabilization of the
active layer.2
In this context, in a first place, the state of the art low band gap molecules3 will be
functionalised by crosslinkable groupments such as triethoxysillanes or azides.4 We
will study their optoelectronic properties, will develop cross-linking processes and will
realise their integration in devices in collaboration with the help of the IMS of
Bordeaux.
In a second approach, we will focus on the design and the synthesis of new low band
gap chromophores with the aim to optimised the location of their orbital levels and to
reach devices exhibiting stability and performance as well. A wise choice of donor
and Acceptor groups constituting these compounds will be necessary.5
This multidisciplinary project will require good skills in organic synthesis and will be
based on solid knowledge in organic chemistry and organometallic chemistry. The
candidate should the classical techniques for the characterization of organic
molecules (NMR, mass spectroscopy, FTIR,...). Basics in of absorption and emission
spectroscopies would be a plus. On the other hand, the fabrication of devices will be
carried out by the student thanks to a 10 years collaboration with the IMS institute.
The candidates will benefit of an interdisciplinary training.
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C. Bazan et al., Adv. Mater., 2012, 24, 3646–3649,
8 Rue de l'Ecole Normale - 34296 MONTPELLIER CEDEX 5
Tél.: +33 4 67 14 43 00 - Fax : +33 4 67 14 43 53
Site Internet : http://www.enscm.fr
Références :
1.
Mishra, A.; Bäuerle, P.; Small Molecule Organic Semiconductors on the Move: Promises for futur solar
energy technology, Angewandte Chemie, 2012, 51, 2020-2068.
2.
Wantz, G.; Derue, L.; Dautel, O.; Rivaton, A.; Hudhomme, P.; Dagron-Lartigau, C.; Stabilising polymerbased bulk heterojunction solar cells via cross-linking, Polymer International 2014, DOI 10.1002/pi.4712
3.
(a) Walker, B., Tamayo, A. B., Dang, X.-D., Zalar, P., Seo, J. H., Garcia, A., Tantiwiwat, M., Nanoscale
Phase Separation and High Photovoltaic Efficiency in Solution-Processed, Small-Molecule Bulk Heterojunction
Solar Cells. Advanced Functional Materials, 2009 19(19), 3063–3069. (b) Van der Poll, Thomas, S.; Love, John
*
A.; Nguyen , Thuc-Quyen.; Bazan, Guillermo C.; Non-Basic High-Performance Molecules for Solution-Processed
Organic Solar Cells, Adv. Mater., 2012, 24, 3646-3649.
4.
(a) Demande de brevet FR1253645 déposée en France le 20 Avril 2012 : « Stabilisation de cellules
solaires organiques par réticulation », G. Wantz, L. Derue, O. Dautel, B. Pavageau, déposé par SOLVAY,
copropriété RHODIA-SOLVAY / CNRS / Université de Bordeaux et Université de Montpellier. (b) Demande de
brevet FR1258904 déposée le 21 septembre 2012 : « Procédé de préparation d’une couche mince à
hétérojonction à caractère photovoltaïque par réticulation des fullérenes », G. Wantz, L. Derue, O. Dautel, P.
Hudhomme, A. Diacon, B. Pavageau, déposé par SOLVAY, copropriété RHODIA-SOLVAY / CNRS / Université
de Bordeaux et Université de Montpellier / Université de Angers (c) Brevet PCT Int. Appl. WO2010029273 :
Nouveaux chromophores, leur procédé de préparation et leur utilisation. Olivier Dautel, Joël Moreau, Jean-Pierre
Lère-Porte. (d) Brevet PCT Int. Appl. WO2010029274 : Procédé d’hydrolyse-polycondensation photochimique de
chromophores réticulables à encombrement stérique catalysé par un acide photogénéré et ses applications.
Olivier Dautel, Joël Moreau, Jean-Pierre Lère-Porte.
5.
Takimiya, K.; Osaka, I.; Nakano, M., pi-Building blocks for organic electronics: Revaluation of
« inductive » and « resonance » effects of pi-electron deficient units. Chemistry of Materials 2014, 26 (1), pp 587–
593
Contact :
8 Rue de l'Ecole Normale - 34296 MONTPELLIER CEDEX 5
Tél.: +33 4 67 14 43 00 - Fax : +33 4 67 14 43 53
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