Ingénierie des cristaux pour les semi-conducteurs organiques et le stockage moléculaire de l'énergie solaire et thermique
Notre groupe de recherche a pour objectif d'amener l'ingénierie des cristaux au-delà des réactions chimiques à l'état solide et dans le domaine de la chimie des matériaux à l'état solide. Nous souhaitons appliquer nos méthodes de cocristallisation et nos techniques d'ingénierie des cristaux pour développer et créer des semi-conducteurs organiques (OSC) plus efficaces et entrer dans le domaine de l'énergie verte en produisant de nouveaux matériaux et technologies pour le stockage moléculaire de l'énergie solaire-thermique (MOST).
Notre groupe a déjà démontré que notre technique de cristallisation peut être appliquée aux OSC pour empiler les molécules OSC afin d'améliorer leurs propriétés électriques. Les solides basés sur les molécules OSC sont destinés à devenir des éléments actifs dans les circuits électroniques à base de plastique (par exemple, les transistors). Ces circuits ne devraient pas concurrencer les semi-conducteurs inorganiques traditionnels (c'est-à-dire le silicium). Au contraire, les matériaux OSC devraient jouer un rôle en tant que composants d'articles produits en masse, tels que les étiquettes d'identification, les cartes à puce et les pixels pour les écrans à matrice active (par exemple, les panneaux plats). Les OSC présentent également l'avantage d'être faciles à mettre en œuvre (par exemple, dépôt en solution) et à accorder chimiquement (par exemple, synthèse organique), ainsi que d'avoir des propriétés mécaniques légères et flexibles, et d'offrir une meilleure fonctionnalité pour surmonter les défis de la consommation d'énergie.
Nous prévoyons que notre méthode des cocristaux résoudra un problème de chimie structurelle de longue date dans le domaine de l'électronique organique et qu'elle ouvrira des possibilités non seulement pour permettre à des variétés de molécules OSC d'être empilées dans des géométries afin d'optimiser le mouvement de la charge électrique, mais nous visons également à développer des cristaux avec des molécules OSC qui sont chimiquement réactives. Ces matériaux chimiquement réactifs peuvent alors être utilisés, en principe, pour des applications en lithographie, ce qui permet d'« écrire » des régions électriques dans les cristaux à l'aide de la lumière UV avec une grande précision et en trois dimensions (c'est-à-dire des caractéristiques de taille nanométrique). On peut s'attendre à des développements révolutionnaires dans la recherche sur l'électronique organique et les domaines technologiques connexes.
D'autres recherches révolutionnaires sur les matériaux durables menées par le groupe MacGillivray porteront sur les matériaux de stockage de l'énergie solaire et thermique. Le développement de nouveaux matériaux et de nouvelles technologies pour le stockage et la gestion de l'énergie solaire thermique est essentiel pour soutenir l'évolution nationale et mondiale vers les sources d'énergie renouvelables. L'énergie solaire est une ressource pratiquement infinie à exploiter pour créer une empreinte carbone neutre. Les systèmes MOST offrent une approche moléculaire et portable pour stocker l'énergie solaire qui est ensuite restituée à la demande sous forme de chaleur, atténuant ainsi l'intermittence naturelle de l'énergie solaire. Ces systèmes exploitent des réactions photochimiques du même type que celles mises au point par le professeur MacGillivray pour former des CB à l'état solide. La chaleur est libérée dans l'environnement lorsque la réaction photochimique est inversée et peut être utilisée pour des applications technologiques, y compris celles où la chaleur est convertie en électricité. L'une des principales considérations lors du développement des systèmes MOST est le fonctionnement dans des conditions réelles et, plus précisément, dans des milieux concentrés (c'est-à-dire à l'état solide). Jusqu'à présent, les travaux sur les systèmes MOST ont été réalisés dans des liquides et dans des solides moins denses (par exemple, des solides amorphes).