Des molécules «multi-commutables» plus efficaces pourraient améliorer le stockage des données
Les photochromes, des molécules qui peuvent exister sous deux formes, ont la capacité de passer d'un état à l'autre lorsqu'elles sont exposées à la lumière. Elles ont de nombreuses applications, depuis les lunettes de soleil à teinte variable jusqu'au stockage des données. Les scientifiques cherchent à présent à augmenter le potentiel des photochromes en améliorant leurs possibilités de changement d'état. Le projet MARCHES (Modelling of Architectures Ruled by Coupled or Heightened Excited States), financé par l'UE, a posé les bases nécessaires à la mise au point de «multi-photochromes» plus efficaces. Ces molécules combinent plusieurs unités commutables sur le même noyau moléculaire, augmentant ainsi potentiellement la quantité de données contenues dans une molécule pour faire passer sa capacité de stockage d'un bit à un octet d'informations, voire plus. «Avec les technologies actuelles, la plupart des composés contenant deux commutateurs moléculaires ou plus manquent d'efficacité car généralement un seul de leurs états fonctionne correctement. Notre objectif principal était de concevoir des molécules multi-commutables plus performantes en recourant à des outils de modélisation chimique, notamment la Théorie de la fonctionnelle de densité (DFT) dépendante du temps, une théorie quantique. Ces molécules pourraient alors servir à concevoir des appareils plus complexes et plus efficaces», explique Denis Jacquemin, coordinateur du projet MARCHES. Au cours du projet, les scientifiques ont mis au point de nouvelles techniques de modélisation de molécules qui pourraient quantifier les interactions entre les différents photochromes d'une molécule. Ils ont ainsi pu découvrir les phénomènes physiques qui expliquent les limites actuelles des molécules multi-photochromiques. «Le défi que le projet MARCHES s'était fixé était particulièrement ambitieux puisque les processus de commutation sont induits par la lumière et exigent donc de calculer un grand nombre de combinaisons d'états électroniquement excités. Nous avons toutefois réussi à établir une série de nouveaux modèles complémentaires adaptés à plusieurs scénarios et obtenu des résultats cohérents avec ceux des expériences», déclare M. Jacquemin. Ces modèles peuvent à présent être utilisés pour élaborer des photochromes plus efficaces qui permettront de concevoir des appareils de stockage des données plus performants ou seront utilisés dans d'autres secteurs technologiques tels ceux des objets photochromiques pouvant changer de couleur, des jouets fantaisie et de l'habillement. Le projet MARCHES a également donné d'autres résultats, notamment trois nouveaux brevets portant sur des cycles alternatifs aux porphyrines pour les applications optiques telles que les cellules solaires, des matériaux capables de produire de la lumière blanche pour de nouveaux dispositifs d'éclairage, et du papier photosensible présentant des marques cachées pour les emballages. Maintenant que le projet est terminé, les chercheurs sont passés à l'étude de teintures fluorescentes destinées à des utilisations médicales, et à la prévision semi-quantitative des rendements de réaction dans différents états d'excitation. Ces travaux permettront de procéder à des prévisions théoriques plus précises qui pourraient faire progresser les expérimentations visant à créer des molécules fluorescentes plus performantes. «Les chercheurs ont fait des progrès remarquables au niveau des modèles de composés et nous sommes convaincus que leur application dans des systèmes réels, par exemple pour améliorer les appareils d'éclairage, est définitivement à notre portée», conclut M. Jacquemin.
Mots‑clés
MARCHES, molécules commutables, marquages fluorescents, éclairage, lunettes de soleil, emballage
