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Séance de cours

Matériaux électroniques organiques: Fondamentaux et applications

Dans cours

MSE-486: Organic electronic materials

This course will introduce students to the field of organic electronic materials. The goal of this course is to discuss the origin of electronic properties in organic materials, charge transport mechanisms, chemical synthesis, materials processing, and dev ...

Description

Cette séance de cours couvre la recherche interdisciplinaire sur les matériaux électroniques organiques, en se concentrant sur la performance du système, la synthèse, le traitement et les propriétés. Les sujets abordés comprennent la délocalisation intramoléculaire des électrons, la préparation des matériaux semi-conducteurs organiques, les dispositifs électroniques organiques de base et des sujets avancés tels que la bioélectronique et la spintronique. Le cours comprend également des exigences pour les exercices, le système de notation, l'horaire des cours et les assistants d'enseignement.

Enseignant·e

Holger Frauenrath

Holger Frauenrath (born in Aachen, Germany) studied chemistry at RWTH Aachen , Germany from 1992 to 1997, with a focus on synthetic organic chemistry. He performed his PhD thesis from 1998 to 2001 in the research group of Prof Hartwig Höcker at RWTH Aachen, working on a project related to the stereospecific polymerization of methacrylates as well as their copolymerization with olefins using zirconocene catalysts. Holger Frauenrath then joined the group of Prof. Sam Stupp at Northwestern University , Evanston, IL, USA, as a postdoctoral fellow supported by a Feodor Lynen fellowship of the Alexander von Humboldt Foundation . His postdoctoral research projects were centered around the supramolecular self-assembly of rod-coil molecules. Holger Frauenrath returned to Germany in 2003 and started to build his own research group at FU Berlin, funded with an Emmy Noether Grant from the German Science Foundation . In 2005, the research group moved to the Department of Materials at ETH Zurich , Switzerland, where it became a scientifcally independent part of the Polymer Chemistry Group led by Prof. A. Dieter Schlüter . Holger Frauenrath obtained his Habilitation from ETH Zurich in 2009. In 2009, Holger Frauenrath has been appointed as a professor at the Institute of Materials (IMX) of the Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL) , Switzerland, building the new Laboratory of Macromolecular and Organic Materials (LMOM) . In the same year, Holger Frauenrath was received the prestigious European Research Council (ERC) Starting Investigator grant.

Source officielle

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Cellule photovoltaïque organique

vignette|On peut apercevoir les cellules photovoltaïques organiques Les cellules photovoltaïques organiques sont des cellules photovoltaïques dont au moins la couche active est constituée de molécules organiques. Leur développement constitue une tentative de réduction du coût de l'électricité photovoltaïque, sans conteste la principale barrière pour cette technologie, mais on espère aussi qu'elles seront plus fines, flexibles, faciles et moins chères à produire, tout en étant résistantes.

Électronique organique

vignette| Circuit logique CMOS organique. L'épaisseur totale est inférieure à 3 μm. Barre d'échelle: 25 mm L'électronique organique est un domaine de la science des matériaux comprenant le design, la synthèse, la caractérisation et l'utilisation de petites molécules ou polymères organiques qui présentent des propriétés électroniques souhaitables comme la conductivité. Contrairement aux conducteurs et semi - conducteurs inorganiques conventionnels, les matériaux électroniques organiques sont constitués de petites molécules ou de polymères organiques.

Semi-conducteur organique

vignette|Molécules de quinacridone (semi-conducteur organique) adsorbées sur une surface de graphite. Un semi-conducteur organique est un composé organique, sous la forme d'un cristal ou d'un polymère, qui montre des propriétés similaires aux semi-conducteurs inorganiques. Ses propriétés sont la conduction par les électrons et les trous, ainsi que la présence d'une bande interdite. Ces matériaux ont donné naissance à l'électronique organique, ou électronique des plastiques.

Orbitale moléculaire

vignette|Orbitales moléculaires du 1,3-butadiène, montrant les deux orbitales occupées à l'état fondamental : π est liante entre tous les atomes, tandis que π n'est liante qu'entre les atomes C et C ainsi qu'entre les atomes C et C, et est antiliante entre C et C. En chimie quantique, une orbitale moléculaire est une fonction mathématique décrivant le comportement ondulatoire d'un électron dans une molécule.

Théorie de l'orbitale moléculaire

La théorie de l'orbitale moléculaire (TOM) est un des socles de la chimie théorique du . Jusqu'alors les chimistes théoriciens étaient prisonniers des succès du modèle de la liaison covalente de Lewis. Les méthodes spectroscopiques du montrent les limites de l'idée de liaisons localisées en résolvant des structures chimiques jusque-là inédites. Par exemple la mésomérie ou résonance était vue, à tort, comme le passage rapide d'une conformation à une autre (résonance de Kekulé), ce qui n'était pas vérifié ni dans le spectre infrarouge ni dans la réactivité de molécules comme le benzène.

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Discute des porteurs de charge dans les matériaux organiques, en se concentrant sur les solitons, les polarons et leurs implications pour le transport de charge et les performances des appareils.

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