Thèse Organic Chromophores For Infrared Detection Orchid H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université d'Angers École doctorale : Matière, Molécules, Matériaux et Géosciences Laboratoire de recherche : MOLTECH-Anjou Direction de la thèse : Clement CABANETOS Date limite de candidature : 2026-06-29T00:00:00

L'imagerie et la détection dans le proche infrarouge (NIR) et l'infrarouge à courtes longueurs d'onde (SWIR, 1000-2500 nm) connaissent un intérêt croissant dans de nombreux domaines stratégiques tels que la vision nocturne, la surveillance environnementale, les télécommunications, l'imagerie biomédicale ou encore les systèmes de sécurité. Toutefois, les technologies conventionnelles reposent majoritairement sur des semi-conducteurs inorganiques coûteux, parfois toxiques et difficiles à intégrer sur de grandes surfaces.

Les semi-conducteurs organiques constituent une alternative attractive grâce à leur faible coût de fabrication, leur légèreté, leur flexibilité mécanique et leur compatibilité avec les procédés d'impression. Dans ce contexte, le développement de molécules organiques capables d'absorber efficacement dans les domaines NIR et SWIR représente un enjeu scientifique majeur. Ces matériaux reposent généralement sur des systèmes -conjugués à faible bande interdite, dont la structure électronique peut être finement ajustée par ingénierie moléculaire afin d'étendre l'absorption vers les grandes longueurs d'onde tout en conservant de bonnes propriétés de transport de charge.

L'un des débouchés les plus prometteurs de ces matériaux est leur intégration dans des dispositifs d'upconversion organiques (Organic Upconversion Devices, OUDs). Ces dispositifs associent un photodétecteur organique (OPD) absorbant dans l'infrarouge à une diode électroluminescente organique (OLED) émettant dans le visible. Ils permettent ainsi la conversion directe d'une image infrarouge en image visible sans électronique complexe de traitement du signal. Les OUDs ouvrent des perspectives importantes pour le développement de systèmes d'imagerie légers, flexibles, à faible consommation énergétique et potentiellement à bas coût. L'objectif de cette thèse est de concevoir, synthétiser et caractériser de nouvelles molécules -conjuguées absorbant dans le NIR/SWIR, puis d'évaluer leur potentiel dans des architectures OPD et OUD de nouvelle génération.

La thèse sera réalisée au sein du laboratoire MOLTECH-Anjou, dans l'équipe Kemtronix, reconnue pour son expertise dans le domaine des matériaux moléculaires fonctionnels et de l'électronique organique. Le doctorant évoluera dans un environnement de recherche pluridisciplinaire associant chimie moléculaire, physicochimie des matériaux et optoélectronique organique.

L'équipe dispose de l'ensemble des infrastructures et compétences nécessaires à la conduite du projet, depuis la conception et la synthèse des molécules jusqu'à leur intégration dans des dispositifs fonctionnels. Les travaux bénéficieront notamment de plateformes dédiées à la synthèse organique, à la purification et à la caractérisation structurale des composés (RMN, spectrométrie de masse, chromatographie, etc.), ainsi que d'équipements de caractérisation optique, électrochimique et photophysique permettant l'étude approfondie des propriétés des systèmes -conjugués développés.

L'équipe Kemtronix possède également une solide expertise dans la fabrication et l'évaluation de dispositifs optoélectroniques organiques, notamment les photodétecteurs organiques (OPD) et les diodes électroluminescentes organiques (OLED). Cette maîtrise de l'ensemble de la chaîne de développement, de la molécule au dispositif, constitue un atout majeur pour mener à bien ce projet de recherche ambitieux.

Le projet vise à repousser les limites actuelles des matériaux organiques absorbant dans l'infrarouge en développant des systèmes moléculaires présentant simultanément une absorption étendue dans le NIR/SWIR, une bonne stabilité chimique et thermique, ainsi que des propriétés électroniques compatibles avec les dispositifs optoélectroniques performants. Les principaux défis scientifiques concernent la maîtrise de la relation structure-propriétés des systèmes -conjugués, la compréhension des mécanismes photophysiques associés aux faibles bandes interdites, ainsi que l'intégration efficace de ces matériaux dans des photodétecteurs organiques et des dispositifs d'upconversion. À terme, cette recherche contribuera au développement d'une nouvelle génération de technologies d'imagerie infrarouge organique, flexibles et accessibles.