Une modélisation conjointe de l’Université de Californie à Davis et de l’Institut Max Planck pour la recherche sur les polymères pourrait accélérer la conception de semi-conducteurs organiques

fr.wedoany.com Rapport : Des chercheurs de l’Université de Californie à Davis (University of California, Davis) et de l’Institut Max Planck pour la recherche sur les polymères (Max Planck Institute for Polymer Research) en Allemagne ont développé un nouveau cadre de modélisation computationnelle qui pourrait aider les ingénieurs chimistes à identifier et optimiser rapidement les matériaux semi-conducteurs organiques destinés aux diodes électroluminescentes organiques (OLED) et à l’électronique flexible.

Le transport de charge dans les semi-conducteurs organiques est influencé par la structure moléculaire et le comportement électronique ; les méthodes de modélisation traditionnelles attribuent généralement les mêmes propriétés électroniques à une catégorie entière d’atomes. Le nouveau modèle développé examine l’environnement local autour de chaque atome individuel et simule les variations de polarisation moléculaire lorsque l’atome interagit avec son environnement, l’équipe de recherche rapportant une précision supérieure à celle des méthodes traditionnelles.

Ce modèle peut également simuler les états neutres, chargés et excités des molécules, permettant aux chercheurs d’étudier les conditions pertinentes pour le fonctionnement des dispositifs électroniques. Combiné à l’apprentissage automatique, le cadre peut prédire les propriétés de nouvelles molécules avant leur synthèse, réduisant ainsi potentiellement le nombre de matériaux nécessitant une production et des tests expérimentaux.

Ce cadre a été développé par Toulik Maitra, doctorant en génie chimique à l’Université de Californie à Davis, lors d’un échange de six mois à l’Institut Max Planck pour la recherche sur les polymères. Il applique actuellement ces techniques de modélisation à l’étude des matériaux semi-conducteurs organiques pour les OLED, notamment les émetteurs à fluorescence retardée activée thermiquement (TADF) et les molécules à haute mobilité.

Ces travaux pourraient aider les chercheurs à explorer des alternatives organiques aux matériaux OLED dépendant de métaux rares tels que l’iridium et le platine. Les matériaux TADF peuvent atteindre des performances comparables en utilisant des molécules organiques.

Une version préliminaire de l’étude a été publiée sur la plateforme arXiv, et l’équipe internationale prépare une évaluation par les pairs. Les prochaines étapes comprennent la poursuite de l’application des méthodes de modélisation à la recherche sur les semi-conducteurs organiques, ainsi que leur extension à des domaines tels que les performances des dispositifs et l’analyse vibratoire.