Matériaux (macro)moléculaires hautement luminescents fusionnant des pyridylidènes et des éléments du groupe principal pour des applications en dispositifs organiques électroluminescents (OLEDs)

Highly Luminescent (Macro)Molecular Materials Merging Pyridylidenes and Main Group Elements for Organic Light Emitting Device (OLEDs) Applications

• Auteur / Autrice : Duong Tuan Pham
• Direction : Jamal Moussa, Kinjo Rei
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie Moléculaire
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2024
• Etablissement(s) : Sorbonne université en cotutelle avec Nanyang Technological University
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Chimie moléculaire de Paris Centre
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut parisien de chimie moléculaire (IPCM)

Mots clés

Mots clés libres

Pyridylidènes

Éléments du groupe principal

Oled

Pyridylidenes

Main group elements

Oled

Résumé

Les pyridylidènes sont une classe intrigante de molécules de carbène qui restent inexplorées, ce qui conduit à un manque de compréhension et à un manque de méthodes de synthèse efficaces. Par conséquent, les propriétés structurelles et électroniques de ce type de ligands ne sont pas bien comprises expérimentalement ni théoriquement. De plus, certains des composés préparés sont intensément luminescents à l'état solide et pourraient être de puissants candidats comme agents phosphorescents dopants dans la technologie OLED. Ces dernières années, le groupe SU a développé plusieurs méthodologies de synthèse puissantes pour accéder aux complexes de métaux de transition (TM) de pyridylidènes, en particulier une synthèse à haut rendement sans précédent à l'échelle de plusieurs grammes de pyridylidènes de mercure (II) a été découverte et optimisée, ce nouveau type d'agents est capable de transférer le pyridylidène à divers métaux de transition (Pd, Pt, Rh, Ir, Ru, Os, Re) au moyen d'une réaction de transmétallation élégante et unique dans des conditions de réaction douces. D'autre part, les éléments du groupe principal de valence zéro et faible sont connus pour être stabilisés en utilisant des bases de Lewis telles que les carbènes et les phosphines. Au cours des dernières années, le partenaire NTU a développé une variété de telles espèces et les a isolées avec succès. Nous envisageons que les pyridylidènes présentant de fortes propriétés de donneur  et d'accepteur  peuvent stabiliser divers éléments du groupe principal dans les états d'oxydation zéro et faible. En fonction des éléments (E) utilisés, les propriétés stériques, électroniques et de charge sont finement ajustables. L'objectif de cette proposition est de proposer un projet de synthèse innovant avec un grand potentiel dans les matériaux luminescents pour les applications OLED. Nous visons également à comprendre les relations structure-propriétés au moyen d'une interaction entre la théorie et l'expérience. En conséquence, nous avons l'intention d'utiliser notre méthodologie unique démontrée pour préparer des adduits de pyridylidène du groupe principal (MG) avec des applications potentielles dans les dispositifs optoélectroniques. De plus, l'incorporation d'éléments du groupe principal a généralement un impact profond sur les propriétés structurelles et électroniques des molécules ou oligomères/polymères -conjugués. On peut s'attendre par exemple à une amélioration de l'ISC en raison de la présence de phosphore en raison de sa forte capacité de couplage spin-orbite. D'autre part, la présence de centres de bore(III) tricoordonnés pourrait améliorer/conférer des propriétés de transport de charge.

Pyridylidenes are an intriguing class of carbene molecules that remain unexplored leading to a lack of understanding of to lack of efficient synthetic methods therefore the structural and electronic properties of this type of ligands are not well understood experimentally nor theoretically. Moreover, some of the prepared compounds are intensely luminescent in the solid state and might be powerful candidates as doping phosphorescent agents in OLEDs technology. In recent years, the SU group has developed several powerful synthetic methodologies to access transition metal (TM) complexes of pyridylidenes, in particular an unprecedented high-yield synthesis on multigram scale of mercury(II) pyridylidenes has been discovered and optimised, this novel type of agents are capable of transferring pyridylidene to various transition metals (Pd, Pt, Rh, Ir, Ru, Os, Re) by mean of an elegant and unique transmetalation reaction under mild reaction conditions. On the other hand, zero-valent and low-valent main group elements are known to be stabilized by employing Lewis bases such as carbenes and phosphines. Over the past years, the NTU partner has developed a variety of such species and successfully isolated. We envisage that pyridylidenes featuring the strong -donor and -acceptor properties may stabilize diverse main group elements in the zero and low oxidation states. Depending on the elements (E) employed, the steric, electronic, and charge properties are finely tuneable. The aim of this proposal is to put forward an innovative synthetic project with great potentiality in luminescent materials for OLEDs applications. We also aim at the understanding of the structure-properties relationships by mean of interplay between theory and experience. Accordingly, we intend to use our unique methodology shown to prepare main group (MG) pyridylidene adducts with potential applications in optoelectronic devices. Moreover, incorporation of main group elements generally profoundly impacts the structural and electronic properties of -conjugated molecules or oligomers/polymers. One may expect for instance enhancement of ISC due to presence of phosphorus in reason of its high spin-orbit coupling ability. On the other hand, presence of tricoordinate boron(III) centres might improve/confer charge transport properties.