Des colorants qui présentent également un grand intérêt pour l'électronique organique ont récemment été préparés et cristallisés à l'Université de technologie de Vienne. Tout ce qu'il faut, c'est de l'eau, quoique dans des conditions très inhabituelles.

Ces colorants impressionnent non seulement par leur couleur éclatante et intense, ils ont également une importance technologique importante :les colorants organiques sont une classe de matériaux aux propriétés extrêmement particulières. Des écrans plats au papier électronique en passant par les cartes à puce :demain, de nombreuses technologies sont susceptibles d'être basées sur des molécules organiques comme celles-ci.

Précédemment, de tels matériaux ne pouvaient être préparés qu'en utilisant des méthodes de synthèse complexes qui sont incroyablement nocives pour l'environnement. Cependant, Des chercheurs de l'Université de technologie de Vienne ont maintenant synthétisé avec succès plusieurs représentants typiques de cette classe de matériaux d'une manière entièrement nouvelle et différente :les solvants toxiques ont été remplacés par de l'eau. Mais comment est-ce que c'est fait? Lorsque l'eau est chauffée à des températures extrêmement élevées, ses propriétés changent considérablement. Détails de la nouvelle méthode de préparation récemment publiés dans la prestigieuse revue scientifique Angewandte Chemie .

Les propriétés de l'eau changent sans avoir besoin d'additifs

"Si vous deviez écouter votre intuition initiale, vous soupçonneriez en fait que l'eau est le pire solvant imaginable pour synthétiser et cristalliser ces molécules, " explique Miriam Unterlass de l'Institut de chimie des matériaux de l'Université de technologie de Vienne. " La raison de cette attente est que les colorants que nous produisons sont extrêmement hydrofuges. " Si vous, par exemple, appliquez une petite goutte d'eau sur de la poudre de teinture sèche, la gouttelette vient de tomber. Le colorant ne peut pas être mélangé avec de l'eau.

Mais ce comportement ne s'applique qu'à l'eau telle que nous la connaissons au quotidien. Les chercheurs de l'Université de technologie de Vienne ont utilisé de l'eau chauffée à au moins 180 °C dans des récipients sous pression spéciaux. Dans ces conditions, la pression monte drastiquement, de sorte que la majorité de l'eau reste liquide malgré les températures élevées. Les propriétés chimiques et physiques de l'eau changent radicalement dans ces conditions.

Trop chaud pour la liaison hydrogène

"Les propriétés du froid, l'eau liquide sont fortement influencés par ce qu'on appelle la liaison hydrogène, " explique Miriam Unterlass. " Ce sont des liaisons faibles entre les molécules d'eau qui sont constamment rompues et reformées. " En moyenne, chaque molécule d'eau est liée à trois ou quatre autres molécules d'eau à tout moment à température ambiante. Dans une cocotte-minute, le nombre de ces liaisons hydrogène par molécule diminue.

"Cela signifie également que beaucoup plus d'ions sont présents dans l'eau à des températures élevées que dans des conditions standard - une certaine quantité de H 2 Les molécules O peuvent devenir H 3 O+ ou OH-, " explique Unterlass. Et cela change radicalement les propriétés de l'eau :dans un certain sens, il se comporte à la fois comme un acide et une base – il peut agir à la fois comme un catalyseur acide et basique et donc accélérer certaines réactions voire les permettre en premier lieu.

Entre autres, le nombre plus élevé d'ions dans l'eau à des températures élevées est une cause clé pour faciliter la dissolution de substances organiques qui sont entièrement insolubles dans des conditions normales. Par conséquent, les molécules de colorant étudiées peuvent non seulement être synthétisées dans l'eau, mais aussi cristallisés :ils se dissolvent à des températures suffisamment élevées puis cristallisent en refroidissant.

"Normalement, des solvants toxiques sont nécessaires pour préparer ou cristalliser de tels colorants. Dans notre cas, bien que, l'eau pure affiche les propriétés de solvant souhaitées - tout ce dont vous avez besoin, c'est de la pression et de la chaleur, " dit Miriam Unterlass.

Des cristaux pour l'électronique de demain

« Dans un état hautement cristallin – c'est-à-dire à un haut degré d'ordre au niveau moléculaire – les propriétés électroniques de ces matériaux s'améliorent. Il est donc particulièrement important pour les applications en électronique organique d'avoir un haut niveau de contrôle sur le processus de cristallisation, " dit Unterlass.

Pour ces cristaux cependant, il existe également des applications potentielles très différentes. "Ils peuvent être utilisés partout où les exigences en matière de colorants sont assez exigeantes, " dit Unterlass. " Une de ces applications serait la peinture automobile, ou d'autres zones où règnent des conditions chimiques ou thermiques extrêmes, plus les matériaux deviennent également plus stables, plus ils sont cristallins."