Le contrôle des états électroniques excités dans les systèmes luminescents reste un défi dans le développement de colorants fluorescents et phosphorescents. Maintenant, des scientifiques japonais ont développé un fluorophore organique unique qui change de couleur d'émission sans perte d'efficacité lorsqu'il est stimulé de l'extérieur. L'étude publiée dans la revue Angewandte Chemie explique ce comportement par une simple transformation de phase de la substance solide, ce qui pourrait être pertinent pour les applications optoélectroniques telles que les OLED intelligentes.

Bien que la luminescence soit un phénomène largement étudié et que sa base théorique soit bien comprise, le développement de nouveaux pigments et colorants avec une fonctionnalité exceptionnelle n'est pas simple. Les transitions de phase d'un matériau solide peuvent éteindre la fluorescence, et les pigments dans les applications OLED sont sujets au vieillissement. Maintenant, le groupe de recherche de Takuma Yasuda à l'Université de Kyushu, Fukuoka, Japon, a synthétisé un pigment émetteur vert qui répond aux stimuli externes par un changement de couleur remarquable en émission orange, et cela sans qu'aucune perte d'efficacité de luminescence ne soit observée. Ce comportement bicolore d'un pigment pourrait être très utile pour le développement de systèmes optoélectroniques et de capteurs intelligents.

Pour obtenir des systèmes luminescents efficaces, les scientifiques se concentrent de plus en plus sur les états excités et les transitions électroniques :plus les transitions électroniques sont distinctes et définies, le plus efficace est l'émission de lumière lorsque la substance est excitée par la lumière d'autres longueurs d'onde ou l'énergie électrique. D'autre part, des perturbations de la structure moléculaire peuvent déclencher une relaxation non radiative, puis, la plupart de la fluorescence est perdue. Ici, Yasuda et son groupe ont découvert que leur fluorophore synthétisé, qui a une structure symétrique allongée et relativement simple incorporant des chromophores bien connus, peut basculer ses couleurs d'émission entre l'orange et le vert lors du changement de morphologies à l'état solide.

Les auteurs ont étayé leurs découvertes par des analyses cristallographiques aux rayons X et des calculs théoriques. Ils ont découvert que la phase amorphe possède un état excité légèrement relaxé par rapport à la phase cristalline. Cela s'expliquait par une torsion dans la molécule, qui s'est produit à un angle différent lorsque la structure cristalline a été brisée. Par conséquent, la lumière émise à partir de cet état excité en phase amorphe était à une longueur d'onde plus longue que celle émise à partir de l'état cristallin excité.

Une telle émission bicolore à partir de différentes phases solides pourrait être utile pour des applications optoélectroniques et de capteurs sophistiquées. Les auteurs japonais ont découvert que la substance émettait une fluorescence orange lorsqu'elle était déposée sous la forme d'un film mince, mais cette couleur est devenue verte lorsque le film a été recuit, C'est, maintenu à haute température et refroidi à nouveau. Ensuite, ils ont gratté le film recuit et ont trouvé une fluorescence orange exactement aux endroits de grattage; même écrire des mots en fluorescence orange était possible.

Une application plus exigeante est celle des dispositifs électroluminescents organiques, les OLED. Pris en sandwich dans une configuration OLED, le composé présentait une électroluminescence brillante, soit en vert lorsqu'il est en phase cristalline, soit en orange lorsqu'il est en phase amorphe. Cette électroluminescence bicolore à partir d'un pigment pourrait être très intéressante pour les recherches en cours sur les matériaux intelligents sensibles aux stimuli.