Un chercheur détenteur de plus de 140 brevets révèle un principe naturel qui contribue à la création des OLED.

(Dan Tri) - De la photosynthèse aux capteurs quantiques, le parcours des semi-conducteurs organiques montre comment la nature inspire les progrès technologiques.

Le professeur Sir Richard Henry Friend, président du conseil du prix VinFuture, a eu un échange académique avec des étudiants de l'Université des sciences et technologies de Hanoï dans le cadre de l'atelier scientifique « Innovation et semi-conducteurs organiques ».

Il y partage son parcours de plus de trois décennies de recherche en électronique organique et explique pourquoi ce domaine ouvre une nouvelle voie pour la science des matériaux.

Le professeur Sir Richard Henry Friend échange avec les étudiants de l'Université des sciences et technologies de Hanoï (Photo : Centre des médias).

Le voyage de la découverte des semi-conducteurs organiques

Au début de son intervention, le professeur Friend a retracé son parcours de recherche de plusieurs décennies sur les semi-conducteurs organiques. Il a souligné que la science est un domaine toujours plein de surprises et ne se limite jamais à quelques pages de manuel.

« Le monde scientifique est plein de surprises. Parfois, à la lecture des manuels, on a l'impression que tout a été résolu, mais en réalité, ce n'est que de la fiction. Une fois au laboratoire, on se rend compte qu'il reste encore d'innombrables choses à apprendre », a confié le professeur.

Selon le professeur Friend, l'une des étapes importantes a été l'article publié il y a 35 ans dans la revue Nature, qui a jeté les bases du domaine des diodes électroluminescentes organiques.

À partir de ces bases, des groupes de recherche du monde entier ont progressivement transformé l'idée d'utiliser des molécules organiques comme sources de lumière en technologie d'écran OLED, présente aujourd'hui dans d'innombrables smartphones et téléviseurs.

« Lorsque vous allumez votre smartphone, la lumière que vous voyez provient de petites diodes, non pas en silicium ou en gallium, mais à partir de molécules organiques. C’était une grande surprise, car on ne considère généralement pas les molécules organiques comme des semi-conducteurs », explique-t-il.

À partir de ses observations du vivant, le professeur Friend établissait un lien avec la nature. Les feuilles sont vertes car elles absorbent la lumière du soleil et la convertissent en énergie chimique. Lors de la photosynthèse, lorsqu'un photon est absorbé, un électron est arraché de sa position initiale, créant ainsi un trou.

Selon lui, il s'agit du prototype d'un dispositif électronique, la plus petite cellule solaire naturelle.

Lors de la discussion technique, le professeur Friend a présenté aux étudiants la structure des transistors organiques et le principe des transistors électroluminescents. Ce dispositif permet l'injection simultanée de charges positives et négatives dans le canal, où elles se rencontrent pour créer un état excité et émettre de la lumière.

Les résultats expérimentaux démontrent que les électrons et les trous peuvent se déplacer sur certaines distances dans les semi-conducteurs organiques, suffisantes pour la construction de véritables composants électroniques.

S'inspirer des plantes pour développer des cellules solaires organiques

De nombreux étudiants de l'Université des sciences et technologies de Hanoï écoutent l'intervention d'un chercheur de renommée mondiale (Photo : Centre des médias).

À partir de la photosynthèse naturelle, le professeur Friend a orienté les étudiants vers un autre domaine d'application : les cellules solaires organiques. Il a décrit comment les plantes vertes captent la lumière grâce à des systèmes d'antennes moléculaires, transmettent l'énergie au centre réactionnel, puis séparent les charges.

Les scientifiques simulent ce principe à l'aide d'une structure à hétérojonction volumique. Celle-ci est composée de deux types de matériaux mélangés : l'un accepte les électrons, l'autre les trous. L'entrelacement crée de nombreuses interfaces, facilitant ainsi la séparation des charges.

Grâce à cette stratégie en matière de matériaux, le rendement des cellules solaires organiques a progressé rapidement ces dix dernières années. Selon le professeur Friend, les systèmes de batteries organiques atteignent désormais plus de 20 %, se rapprochant ainsi du rendement des cellules commerciales en silicium.

Les avantages de cette technologie sont le faible coût des matériaux, la possibilité d'imprimer sur de grandes surfaces et le potentiel de fabriquer des panneaux flexibles pouvant être montés sur diverses surfaces.

Nouvelles orientations issues des matériaux à radicaux libres et des capteurs quantiques

Ces dernières années, l'équipe du professeur Friend s'est concentrée sur une nouvelle approche pour réduire les pertes d'énergie causées par l'état triplet.

Ils ont travaillé avec des radicaux libres, des molécules possédant un spin impair. Au lieu de laisser ces radicaux libres devenir réactifs et se déstabiliser, l'équipe a trouvé un moyen de les stabiliser dans un réseau cristallin.

Une autre découverte intéressante provient de systèmes moléculaires à deux spins, appelés biradicaux. L'équipe a démontré qu'un champ magnétique même très faible peut modifier significativement la couleur ou l'intensité de la lumière émise.

Le professeur Friend considère cela comme un effet quantique rare qui peut être exploité dans des conditions expérimentales simples.

D'après lui, ce phénomène ouvre la voie à de nouveaux biocapteurs. Grâce à un simple colorant fluorescent sensible aux champs magnétiques à très petite échelle, les scientifiques peuvent suivre avec une plus grande précision les processus se déroulant dans des échantillons biologiques, contribuant ainsi au diagnostic médical.

Opportunités pour un écosystème d'innovation au Vietnam

Outre le professeur Friend, l'atelier a également accueilli la docteure Jayshree Seth, scientifique chez 3M et membre du comité préliminaire du prix VinFuture. Le fait que des scientifiques de renommée mondiale interagissent directement avec les étudiants représente une opportunité précieuse pour la jeune communauté de chercheurs.

Le Dr Jayshree Seth estime que les scientifiques doivent aider le public à voir que la science est présente dans tous les aspects de la vie (Photo : Centre des médias).

Le professeur agrégé Huynh Dang Chinh, vice-président de l'Université des sciences et technologies de Hanoï, a souligné l'importance de cet événement, qui contribue à promouvoir l'écosystème de recherche et d'innovation de l'université et du Vietnam.

« L’école espère que de tels échanges universitaires inspireront de nouvelles ambitions scientifiques chez les étudiants et, en même temps, ouvriront des perspectives de coopération entre les groupes de recherche polytechniques et les partenaires nationaux et étrangers », a souligné M. Chinh.

Le professeur agrégé Huynh Dang Chinh, vice-président de l'Université des sciences et technologies de Hanoï, a prononcé le discours d'ouverture (Photo : Centre des médias).

Ces témoignages directs d'un scientifique de renommée mondiale sur son parcours du laboratoire aux technologies du quotidien montrent que la science des matériaux n'est pas un domaine inaccessible. La science a encore beaucoup à découvrir, et chaque génération de jeunes chercheurs a l'opportunité d'ouvrir de nouvelles perspectives pour l'avenir.

La Semaine de la science et de la technologie VinFuture 2025 se déroulera du 2 au 6 décembre à Hanoï.

Placée sous le thème « Ensemble nous grandissons – Ensemble nous prospérons », la série d’événements internationaux annuels de cette année continue d’affirmer la mission de VinFuture, qui consiste à connecter les connaissances, à susciter le désir de servir et à rehausser la position du Vietnam en tant que centre de promotion des sciences et de l’innovation dans le monde.

La semaine comprend 7 activités principales : discours inspirants, discussion « La science au service de la vie », cycle de dialogues VinFuture sur l’exploration du futur, exposition « La touche de la science », cérémonie de remise des prix VinFuture, échange avec les lauréats du prix VinFuture 2025, VinUni – Forum du leadership : Conférence sur l’innovation dans l’enseignement supérieur.

Le point d'orgue de l'événement fut la cérémonie des prix VinFuture 2025, qui s'est déroulée le 5 décembre au soir au théâtre Hoan Kiem (Hanoï). Cet événement vise à honorer des travaux scientifiques exceptionnels ayant eu un impact positif et durable sur des millions, voire des milliards de personnes à travers le monde.

Cette année, le prix récompensera des œuvres qui véhiculent les valeurs de « Ensemble nous grandissons – Ensemble nous prospérons » pour l'humanité, conformément au thème défini, réaffirmant ainsi la mission de VinFuture qui est d'honorer l'intelligence, de diffuser l'humanité et de servir la vie.

Source : https://dantri.com.vn/cong-nghe/hoc-gia-hon-140-bang-sang-che-tiet-lo-nguyen-ly-tu-nhien-giup-tao-ra-oled-20251205120221454.htm