Des chercheurs du Laboratoire de nanochimie de l’Institut de science et d’ingénierie supramoléculaires (Université de Strasbourg & CNRS), en collaboration avec l’University College London (Royaume-Uni) et l’Université Humboldt de Berlin (Allemagne), ont montré qu’une combinaison subtile de polymères semi-conducteurs émetteurs de lumière et de petites molécules photo-commutables pouvait être utilisée pour fabriquer des transistors électroluminescents organiques fonctionnant sous contrôle optique à distance, ouvrant ainsi la voie aux dispositifs optoélectroniques multifonctionnels de nouvelle génération. Ces résultats viennent d’être publiés dans la revue Nature Nanotechnology.
Les transistors électroluminescents organiques sont largement reconnus comme des composants clés dans de nombreuses applications en optoélectronique. Cependant, l’intégration de multiples fonctionnalités dans un même dispositif électronique reste un défi majeur dans ce secteur technologique. De plus, la nouvelle génération d’écrans nécessite d’encoder des informations visuelles de haute densité dans des pixels individuels et extrêmement petits.
Une équipe de chercheurs de Strasbourg, Londres et Berlin a fait un grand pas en avant en créant le premier transistor électroluminescent organique pouvant être commandé à distance par la lumière elle-même. Ils ont mélangé une molécule conçue sur mesure jouant le rôle d’interrupteur optique miniaturisé avec un polymère semi-conducteur émetteur de lumière. Lorsqu’il est illuminé avec de la lumière ultraviolette et visible, l’interrupteur moléculaire change de façon réversible de propriétés électroniques. En conséquence, la réponse électrique et optique du dispositif peut être modulée simultanément par la lumière, qui sert de commande optique à distance.
Toutefois, un dispositif ne pouvant produire qu’une seule couleur n’est pas suffisant pour des applications de la vie quotidienne, comme les écrans couleur. En choisissant des molécules photo-commutables adéquates et en les mélangeant avec des polymères émetteurs de lumière appropriés, les chercheurs ont démontré que ce nouveau type de transistors électroluminescents organiques peut émettre dans la gamme des trois couleurs primaires (rouge, vert et bleu), couvrant ainsi l’ensemble du spectre visible.
Le potentiel disruptif de cette approche a été démontré en écrivant et en effaçant des motifs émetteurs définis dans l’espace (une lettre par exemple) au sein d’un seul et même dispositif avec un faisceau de lumière laser, c’est-à-dire grâce à un procédé non invasif et sans masque, avec un temps de réponse de l’ordre de la microseconde et une résolution spatiale de quelques micromètres, surpassant ainsi les meilleurs écrans « Retina ». À l’évidence, ces résultats constituent une avancée majeure qui offre de multiples perspectives pour les écrans intelligents, les mémoires optiques actives et les circuits logiques à commande optique.
Optically switchable organic light-emitting transistors
Lili Hou, Xiaoyan Zhang, Giovanni F. Cotella, Giuseppe Carnicella, Martin Herder, Bernd M. Schmidt, Michael Pätzel, Stefan Hecht*, Franco Cacialli* & Paolo Samorì*
Nature Nanotechnology, 2019, 14, xxx–xxx (18 février 2019)