Ces dernières années, les matériaux moléculaires présentant une luminescence à polarisation circulaire (CPL) (lumière avec un sens de rotation spécifique (droitier ou gaucher)) ont attiré une attention considérable pour des applications dans les affichages 3D, le stockage de données et la communication quantique. Parmi elles, les molécules capables de modifier leur chiralité en réponse à des changements environnementaux tels que le solvant, la lumière ou le champ électrique sont considérées comme des matériaux intelligents prometteurs de nouvelle génération.
Dans une nouvelle étude publiée dans Angewandte Chemie International Editionl'équipe de recherche collaborative dirigée par l'Université d'Ehime a conçu et synthétisé une molécule en forme d'hélice composée de six chromophores de pérylène diimide (PDI) hautement émissifs disposés comme six pales.
La molécule peut être obtenue avec un rendement élevé grâce à une réaction en une étape à partir de dérivés PDI portant des auxiliaires chiraux, et elle adopte spontanément une conformation torsadée optiquement active. Des mesures spectroscopiques ont révélé que cette molécule présente un CPL brillant avec BCPL valeurs de 103 à 369 M-1 cm-1.
De plus, l’équipe a découvert que la chiralité de l’hélice de cette molécule s’inverse en fonction du solvant. La molécule adopte différentes conformations hélicoïdales dans le chloroforme (CHCl3) et le dichlorométhane (CH2Cl2), accompagné d'une inversion complète du signe CPL.
Les mesures de dichroïsme circulaire (CD) et de CPL, ainsi que les calculs théoriques, ont révélé que cette inversion provient de la rotation des groupes phénéthyle internes, qui interagissent différemment avec les molécules de solvant et changent ainsi la direction hélicoïdale globale de la molécule.
Ces résultats démontrent une nouvelle approche pour contrôler de manière réversible la chiralité moléculaire et les réponses optiques grâce à des changements subtils dans l'environnement du solvant, distincts des conceptions moléculaires chirales statiques conventionnelles. L'étude établit un nouveau principe de conception pour moduler dynamiquement la chiralité via des stimuli externes, ouvrant la voie à de futures applications dans les matériaux de commutation optique, les capteurs moléculaires, les dispositifs de polarisation et les composants photoniques quantiques.
