L'ingénierie cocristalline est une stratégie d'assemblage de molécules organiques via la force d'interaction non covalente, en évitant les conditions expérimentales difficiles (c'est-à-dire haute température et haute pression). En sélectionnant les composants appropriés, les molécules donneur-accepteur (D-A) peuvent être assemblées comme un puzzle. Sous l'interaction intermoléculaire, telle que les interactions π – π, les liaisons hydrogène et les liaisons halogène, le cocristal peut non seulement afficher les propriétés intrinsèques de ses composants, mais également présenter de nouvelles propriétés, qui peuvent réaliser l'effet "1 + 1> 2". La stratégie du cocristal a donc l'avantage de concevoir des matériaux multifonctionnels.

Des chercheurs dirigés par le professeur Xiaotao Zhang de l'Université de Tianjin, en Chine, conçoivent un matériau cocristallin organique multifonctionnel. Ils ont obtenu un cocristal Flu-TCNQ avec des propriétés optoélectroniques intégrées, ce qui est rare en raison de la contradiction entre les propriétés luminescentes et électriques du matériau organique. De nombreux chercheurs ont réussi à intégrer des caractéristiques photoélectriques en introduisant des structures fonctionnelles spécifiques, mais il est long et difficile d'équilibrer les deux propriétés. De plus, la plupart des matériaux optoélectroniques organiques obtenus par ce procédé présentent une émission bleue ou verte, et peu de matériaux présentent une émission rouge. Et ces matériaux optoélectroniques affichent principalement un comportement de transport de charge de type p.

Zhang et al. a sélectionné le Flu (donneur) comme unité de luminescence en raison de sa bonne luminescence, de ses plans π-conjugués étendus et de ses riches propriétés en électrons. Et ils ont choisi le TCNQ (accepteur) comme bloc de construction électrique, un semi-conducteur de type n typique qui peut fournir une forte capacité de retrait d'électrons. Les deux compositions ont été facilement obtenues, évitant les fastidieuses voies de synthèse. Entraînée par l'interaction de transfert de charge (CT) et affectée par le mode d'empilement des molécules D-A, l'émission du cocristal de Flu-TCNQ a été régulée pour être rouge et la propriété de transport de charge de type n de la molécule acceptrice a été maintenue dans le cocristal. Leurs travaux apportent une solution efficace à la pénurie de matériaux organiques aux propriétés optoélectroniques intégrées.

Le travail, intitulé « TCNQ-based organic cocrystal integrated red emission and n-type charge transport », a été publié dans Frontiers of Optoelectronics (9 mai 2022). + Explorer plus loin

Dispositifs optoélectroniques à une seule molécule