Pour les électrons de ces systèmes, être reliés à la hanche par ces vibrations signifie qu'ils sont également constamment en mouvement, dansant au rythme des atomes, sur des échelles de temps d'un millionième de milliardième de seconde. Mais toute cette danse entraîne une perte d’énergie et limite les performances des molécules organiques dans des applications telles que les diodes électroluminescentes (OLED), les capteurs infrarouges et les biomarqueurs fluorescents utilisés dans l’étude des cellules et pour le marquage de maladies telles que les cellules cancéreuses. /P>

Aujourd’hui, des chercheurs utilisant des techniques spectroscopiques laser ont découvert de « nouvelles règles de conception moléculaire » capables d’arrêter cette danse moléculaire. Leurs résultats, rapportés dans Nature , a révélé des principes de conception cruciaux qui peuvent arrêter le couplage des électrons aux vibrations atomiques, arrêtant ainsi leur danse trépidante et propulsant les molécules pour atteindre des performances inégalées.

"Toutes les molécules organiques, telles que celles trouvées dans les cellules vivantes ou dans l'écran de votre téléphone, sont constituées d'atomes de carbone connectés les uns aux autres via une liaison chimique", a déclaré Cavendish Ph.D. étudiant Pratyush Ghosh, premier auteur de l'étude et membre du St John's College.

"Ces liaisons chimiques sont comme de minuscules ressorts vibrants, qui sont généralement ressentis par les électrons, ce qui altère les performances des molécules et des dispositifs. Cependant, nous avons découvert que certaines molécules peuvent éviter ces effets néfastes lorsque nous limitons la structure géométrique et électronique de la molécule. à certaines configurations spéciales."

Pour démontrer ces principes de conception, les scientifiques ont conçu une série de molécules efficaces émettant dans le proche infrarouge (680 à 800 nm). Dans ces molécules, les pertes d'énergie résultant des vibrations (essentiellement des électrons dansant au rythme des atomes) étaient plus de 100 fois inférieures à celles des molécules organiques précédentes.

Cette compréhension et le développement de nouvelles règles pour concevoir des molécules électroluminescentes ont ouvert une trajectoire extrêmement intéressante pour l'avenir, où ces observations fondamentales peuvent être appliquées aux industries.

"Ces molécules ont également aujourd'hui un large éventail d'applications. La tâche consiste désormais à traduire nos découvertes en technologies plus performantes, depuis des écrans améliorés jusqu'à des molécules améliorées pour l'imagerie biomédicale et la détection des maladies", a conclu le professeur Akshay Rao du laboratoire Cavendish, qui a dirigé cette recherche.