Actualité de l'ENS de Lyon

Des cristaux à luminescence multicolore : une approche cœur-coquille

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Résumé

Publication Chimie / IGFL

Description

Trois photographies de ce cristal imbriqué sous lumières UV à différentes longueurs d’onde. © François Riobé
Le contrôle précis de la morphologie d’un matériau, un cristal par exemple, peut parfois faire émerger des propriétés originales. Les cristaux de complexes de lanthanides récemment obtenus par une équipe du Laboratoire de chimie de l'ENS de Lyon (CNRS/ ENS de Lyon/ UCBL) en sont un bel exemple. La structure singulière de ces derniers, de type cœur-coquille, a permis  l’accès à une luminescence multicolore modulable par la longueur d’onde d’excitation. Réalisé en collaboration avec les équipes lyonnaises du Laboratoire « Chemistry, catalysis, polymers and processes » (CNRS/ ESCPE Lyon/UCBL), de l’Institut de génomique fonctionnelle de Lyon (IGFL - CNRS/ENS de Lyon/UCBL) et du Laboratoire des multi-matériaux et interfaces (CNRS/UCBL), ce travail vient de paraitre dans la revue Chemistry - A European Journal.
Les complexes à base de lanthanides sont connus pour présenter des propriétés de luminescence, ce qui leur ouvre des applications dans le domaine de l’éclairage ou encore de l’imagerie en milieu biologique. Excités par une lumière ultra-violette qu’ils absorbent, ces complexe re-émettent une lumière visible de longueur d’onde précise et dépendante du lanthanide choisi. Ces complexes sont également connus pour cristalliser de manière originale : en effet, substituer un lanthanide par un autre en cours de cristallisation ne gêne en rien la croissance du cristal qui se poursuit sans discontinuité pour former un cristal parfait de taille millimétrique.
D’où l’idée des chercheurs du Laboratoire de chimie de l’ENS de Lyon de jouer avec ces propriétés remarquables de cristallisation pour préparer des « multi-cristaux » luminescents, pouvant présenter non plus une mais plusieurs luminescences à différentes longueurs d’onde, en fonction de la lumière ultra-violette excitatrice. Ainsi, ils ont pu envelopper un cœur de complexes de terbium dans une coquille de complexes d’europium, deux lanthanides luminescents, pour former des cristaux. Selon la longueur d’onde d’excitation, ils ont pu observer une luminescence rouge de la coquille, verte du cœur, ou simultanée des deux domaines cristallins à une longueur d’onde d’absorption commune aux deux lanthanides. Un premier pas de nouveaux matériaux multifonctionnels dont il est possible de contrôler la multi-luminescence, paramètre clé pour leur utilisation dans des dispositifs photo-luminescents tels que des éclairages à couleur variable ou de nouveaux dispositifs anti-contrefaçon.

Références : Cristina M. Balogh, Laurent Veyre, Guillaume Pilet, Cyril Charles, Laurent Viriot, Chantal Andraud, Chloé Thieuleux, François Riobé & Olivier Maury. Two-color three-state luminescent lanthanide core-shell crystalsChem. Eur. J. 12 janvier 2017. DOI: 10.1002/chem.201605728
Infos sur le site de l'Institut de chimie du CNRS

Financements


Ces recherches ont reçu le soutien finance de l'ARC Région Rhône-Alpes (grant to C.M.B.) et de l'ANR SCOSIMLIGHT (ANR-13-BS07-0022-01).
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