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Imagine : Influence des effets MAGgnétiques sur la conversion de spIN dans les matériaux organiques pi-conjugués émetteurs de lumière

Développement d’une approche de modélisation multi-échelle atomistique

Les OLEDs génèrent de la lumière en convertissant les excitons générés électriquement en lumière. Étant donné que les charges injectées dans les couches organiques se recombinent dans un rapport 1:3 singulettriplet (S1-T1), les OLEDs fluorescentes ont un rendement quantique interne (IQEs) limité à 25%.

Récemment, le phénomène TADF qui convertit les triplets en singulets via un mécanisme de croisement intersytème inverse, est devenu la stratégie de design la plus populaire permettant d’atteindre des IQEs de 100%.  Maximiser RISC nécessite deux conditions : une faible différence d’énergie deltaE_ST entre S1 et T1 et un spin mixing important entre les états singulets et triplets impliqués. Ce spin mixing a différentes origines, à savoir le couplage spin-orbite, l’interaction hyperfine et le mécanisme delta_g qui sont baptisés effets magnétiques (MFEs). Comme les semiconducteurs organiques sont composés d’éléments des rangées les plus hautes du tableau périodique, ces MFEs sont très faibles et peuvent entrer en concurrence. De plus, la couche émettrice de lumière (EML) d’une OLED est composée d’un matériau hôte dopé en faible concentration en émetteurs tel que l’émission de lumière est gouvernée par la nature et la dynamique des porteurs de charge et des excitons à l’interface hôte-invité.

Projet Image

IMAGINE visera à identifier la pertinence de ces différents MFEs responsable de la conversion singulet-triplet dans les matériaux TADF. A cause de l’absence de techniques expérimentales capables de discriminer entre les différents MFEs, la complexité du problème qui implique des processus électroniques ayant lieu à des échelles de longueur associées avec la EML de l’OLED, nous allons développer une approche multi-échelle qui inclura toutes les sources de spin mixing. Avec IMAGINE, nous espérons combler un vide dans le domaine de l’organique électronique, où les effets de spin sont largement ignorés et donc ainsi ouvrir de perspectives de nouvelles stratégies de design de matériaux.

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