Deux nanographènes (bleu) avec des substituants volumineux (gris) ont chacun attaché un PAH (rouge) pour donner une pile de colorant quadruple. Crédit :Groupe Wuerthner / Université de Wuerzburg
Le graphène est un matériau carboné qui forme des couches extrêmement fines. En raison de ses propriétés inhabituelles, il est intéressant pour de nombreuses applications techniques. Cela s'applique également aux hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), qui peuvent être considérés comme des découpes de graphène. Ils sont considérés comme des matériaux prometteurs pour le photovoltaïque organique ou pour les transistors à effet de champ.
Les grosses molécules de HAP à une seule couche, souvent appelées nanographènes, font l'objet de nombreuses recherches. En revanche, on sait peu de choses sur les HAP disposés en piles multicouches colonnaires.
Cibler les nanographènes multicouches
Aujourd'hui, une nouvelle approche de ces matériaux s'ouvre :des chercheurs de la Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) en Bavière, en Allemagne, présentent une méthode sophistiquée pour concevoir des nanographènes multicouches définis avec précision dans la revue Nature Chemistry .
"Dans notre laboratoire, nous avons synthétisé un nanographène sur mesure qui est équipé de deux cavités de part et d'autre de son noyau planaire", explique le professeur Frank Würthner, responsable du Centre JMU pour la chimie des nanosystèmes. Les cavités sont formées par la fixation de substituants volumineux. En conséquence, le nanographène peut contenir un maximum de deux HAP plus petits sur ses côtés supérieur et inférieur.
Dans leurs expériences, les chimistes de Würzburg ont observé que le nanographène formait des complexes de HAP à deux et trois couches en solution. De plus, l'équipe a pu isoler des paires de ces complexes sous forme solide, c'est-à-dire sous forme de HAP à quatre et six couches, ainsi que d'autres composés multicouches.
Les détails structurels de ces produits ont été confirmés par le cristallographe Dr. Kazutaka Shoyama ; les doctorants Magnus Mahl et M.A. Niyas ont réalisé la synthèse, les études de liaison supramoléculaire et les calculs de chimie quantique.
Le cristallographe Dr Kazutaka Shoyama devant son outil de travail, un diffractomètre monocristallin. Crédit :Groupe Wuerthner / Université de Wuerzburg
Application possible dans les cellules solaires
"Notre concept d'organisation des nanographènes multicouches devrait être applicable à la conception de matériaux organiques fonctionnels", explique le professeur Würthner. Il dit que la stratégie consistant à utiliser des nanographènes multicouches pour la génération de porteurs de charge dans les cellules solaires est prometteuse. Un modèle pour la synthèse rapide de nanographènes
