Élucidation de l’annihilation exciton-exciton au sein de chaînes polymères conjuguées isolées

Une étude récente met en lumière les mécanismes fondamentaux régissant la densité limite d’états excités supportables par une chaîne unique de polymère conjugué, paramètre critique pour l’ingénierie des dispositifs optoélectroniques organiques. En déployant des techniques avancées de spectroscopie sur molécule unique couplées à une analyse résolue en temps de la statistique des photons, les chercheurs ont cartographié la dynamique d’annihilation exciton-exciton au sein de motifs polyfluorènes modèles isolés dans une matrice inerte. Les observations révèlent une interaction électronique intramoléculaire extrêmement intense entre les chromophores constitutifs, provoquant un effondrement quasi immédiat du nombre de sites émissifs indépendants après l’excitation initiale, même en présence de pièges de basse énergie. Cette annihilation systémique démontre que l’architecture macromoléculaire favorise intrinsèquement un couplage fort, plafonnant sévèrement la capacité de charge excitonique du matériau à une valeur minimale. Si ce phénomène constitue un verrou thermodynamique majeur pour l’élaboration de lasers organiques ou de diodes électroluminescentes à très haute luminance, il souligne paradoxalement une efficacité exceptionnelle pour le transport d’énergie, ouvrant des perspectives stratégiques pour l’optimisation des cellules photovoltaïques ou des systèmes de collecte de lumière artificielle qui nécessitent une délocalisation rapide des excitons.

https://www.nature.com/articles/s41467-025-67422-z