Samuele Giannini bénéficiera à partir du 1er Mars 2021 d’une bourse postdoctorale de 6 mois financée par l’Institut Complexys en vue de mener des travaux de recherche portant sur le transport multi-échelle d’excitations électroniques au sein d’assemblages supramoléculaires complexes dans le laboratoire de Chimie des Matériaux Nouveaux.
L’absorption d’un rayonnement lumineux ou l’application d’une différence de potentiel électrique permet l’injection de charges électriques individuelles ou d’excitations électroniques, à la base du fonctionnement de dispositifs comme les diodes électroluminescentes et les cellules solaires. Ces porteurs de charge ou d’énergie sont mobiles et interagissent avec leurs environnements, notamment via des interactions électron-phonons, ce qui définit in fine leur sort (recombinaison des charges avec émission de lumière ou, à l’inverse, séparation de celles-ci pour produire un courant électrique). La modélisation des propriétés de transport des excitations électroniques au sein des assemblages supramoléculaires est complexe et ne peut être abordée dans le cadre de la théorie habituelle des bandes électroniques dans les semiconducteurs inorganiques. Le travail de Samuele consiste à implémenter et appliquer un approche numérique classique-quantique mixte prenant en compte au même niveau toutes les interactions en présence, en vue de mettre en évidence des relations structures-propriétés. Par exemple, dans le cadre des cellules solaires organiques, un objectif est de développer des matériaux permettant de transporter les porteurs de charge sur des distances de l’ordre de la centaine de nanomètres en quelques centaines de picosecondes au niveau de zones interfaciales de manière à pouvoir convertir quantitativement les photons absorbés en charges électriques. « Quelles sont les meilleures briques moléculaires dans ce contexte ? » est une des nombreuses questions que Samuele abordera lors de son séjour montois. Cette étude théorique se fera en étroite collaboration avec le prestigieux laboratoire expérimental Cavendish à Cambridge (UK).
