Faire briller l’invisible : des nanocristaux rendent la phosphorescence organique possible en solution

La phosphorescence des molécules organiques est généralement difficile à observer à température ambiante, et presque impossible en solution. En effet, les états électroniques responsables de cette émission, appelés états triplets, sont normalement « interdits » par les règles de la mécanique quantique. Ils émettent donc lentement et sont facilement désactivés par les mouvements moléculaires ou par l’oxygène.

Dans cette étude, l'équipe de recherche montre qu’il est possible de lever cet obstacle en fixant les molécules organiques à la surface de nanocristaux contenant des ions lanthanides. Les électrons non appariés de ces ions interagissent avec ceux des molécules par un mécanisme d’échange de spin. Cette interaction permet d’exciter directement les états triplets et accélère fortement leur émission lumineuse.

Les matériaux hybrides ainsi obtenus présentent une phosphorescence rapide, à l’échelle de la nanoseconde, observable en solution, à température ambiante et même en présence d’oxygène. Cette approche fonctionne avec plusieurs molécules et différents lanthanides, pour produire une lumière allant du visible au proche infrarouge. Elle ouvre ainsi de nouvelles perspectives pour l’imagerie biologique, les marqueurs lumineux et les dispositifs optoélectroniques.

Yoann Olivier, Chargé de cours, Promoteur principal de PDR FNRS, LPS, NISM, UNamur
David Beljonne, Directeur de recherches FNRS, Laboratory for Chemistry of Novel Materials, UMONS
Et al. 

Lanthanide-doped nanocrystals enable organic room-temperature phosphorescence in solution through direct triplet excitation, Nature Chemistry, juillet 2026

(c) David Beljonne