Des molécules organiques pour les nouveaux appareils
La détection de tension est importante dans de nombreuses applications et est généralement réalisée avec des appareils électriques classiques comme des électrodes. La détection optique de la tension ouvre la voie à une nouvelle ère d'appareils et de dispositifs. Les scientifiques ont manipulé les molécules impliquées dans le transfert des électrons pour développer une fluorescence sensible à la tension dans le contexte du projet VOLTAGE-PROBE («Optical probes for membrane potential via photo induced electron transfer»). Les chercheurs ont étudié les porphyrines, des molécules naturelles composées de quatre groupes hétérocycliques liés, souvent avec un atome de métal en leur centre. Les porphyrines forment de nombreuses substances importantes dans le corps, y compris l'hémoglobine, une protéine dans les globules rouges avec au centre du fer qui transporte l'oxygène. Elles constituent également la chlorophylle, le pigment vert des plantes responsable de l'absorption de la lumière. Ces structures démontrent également des comportements magnétiques inhabituels basés sur le spin des électrons et pourraient conduire à un nouveau stockage de données magnétiques organiques. Le transfert d'électrons photo-induit dans les porphyrines monomériques a été étudié de manière approfondie. On ne connaît que peu de choses des oligomères porphyrines, des molécules composées d'au moins deux molécules de porphyrine réunies. VOLTAGE-PROBE a synthétisé les macromolécules de porphyrine composées d'entre une et six unités de porphyrine liées ensemble. Les scientifiques ont ensuite utilisé des techniques spectroscopiques pour étudier les propriétés électroniques et le transfert des électrons. Les chercheurs VOLTAGE-PROBE ont démontré que les systèmes p courbés (une conjugaison formée par le chevauchement d'orbitalaires p) présentent des propriétés électroniques uniques (notamment les états de spin et les structures électroniques) variant de celles de leurs analogues linéaires. Les nano-anneaux rigides de porphyrine de six unités de porphyrine ont été caractérisés, fournissant d'importantes informations sur la structure électronique. L'équipe a ensuite continué à développer de nouvelles méthodes de synthèse pour les tubes de porphyrine étendus. Même si énormément d'attention a été portée à d'autres nanostructures basées sur le carbone, comme le fullerène et les nanotubes de carbone, l'on ne sait que peu de choses de nanotubes de porphyrine. Les scientifiques ont étudié leurs propriétés optoélectroniques, dont il a été découvert qu'elles étaient étroitement liées à celles des nano-anneaux. Une petite différence était la florescence qui passait au rouge dans les nanotubes. Les macromolécules organiques à base de porphyrine présentent d'intéressantes propriétés optiques, électroniques et magnétiques, les rendant potentiellement utiles dans une pléthore d'applications. Le projet VOLTAGE-PROBE a synthétisé plusieurs architectures et a caractérisé leurs propriétés électroniques, rapprochant la technologie de la conception rationnelles des nouveaux appareils.
Mots‑clés
Transfert d'électrons, sondes optiques, potentiel de membrane, transfert d'électrons photo-induit, porphyrine
