rapport d'activités 2003-2008 - RQMP

silva c. siwick b.
Nom : Carlos Silva
Affiliations : Professeur adjoint, Département de
physique, Université de Montréal; Chaire de recherche
du Canada en optoélectronique moléculaire
Diplôme : Ph.D. Chimie-physique, 1998,
University of Minnesota, USA
Courriel : carlos.silva@umontreal.ca
Web : www.phys.umontreal.ca/~silva/
Nom : Bradley Siwick
Affiliations : Professeur adjoint, Départements de
physique et de chimie, Université McGill; Chaire de
recherche du Canada en science ultra-rapide
Diplôme : Ph.D. Physique, 2004,
Université de Toronto, Canada
Courriel : bradley.siwick@mcgill.ca
Web : www.physics.mcgill.ca/~siwick/
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Recherche
Les semiconducteurs organiques sont couramment utilisés dans les dispositifs
optoélectroniques comme les transistors à effet de champ, les diodes luminescentes
et les diodes photovoltaïques. Les propriétés électroniques de ces
nouveaux matériaux dépendent de la nature des interactions électroniques
intermoléculaires; la meilleure stratégie pour exercer un contrôle tridimensionnel
de ces interactions est de mettre à profit les forces supramoléculaires lors de
l’auto-assemblage en solution. Cette approche permet d’assembler les molécules
selon des architectures complexes et très bien organisées, stabilisées par des
liens non covalents (interactions coulombiennes et van der Waals), assurant ainsi
une grande mobilité des porteurs.
Le thème central de notre programme de recherche est de comprendre et
d’exploiter le comportement des électrons à l’intérieur de ces nanostructures
semiconductrices auto-assemblées à partir de molécules π-conjuguées et donc,
de mieux comprendre la dynamique des états excités dans les assemblages
supramoléculaires. En combinant les techniques de spectroscopie optique et de
mesures électriques, nous étudions la dynamique des électrons pour établir des
liens directs entre l’architecture de ces dispositifs et les phénomènes intramoléculaires,
et ce, dans des intervalles allant de quelques femtosecondes à quelques
millisecondes. Ce programme nous permettra d’approfondir notre compréhension
générale de l’interdépendance entre la fonction électronique et la structure de
l’architecture supramoléculaire organique.
Publications choisies
• “Role of Intermolecular Coupling in the Photophysics of Disordered Organic
Semiconductors: Aggregate Emission in Regioregular Polythiophene”,
J. Clark, C. Silva, R.H. Friend et F.C. Spano,
Phys. Rev. Lett. 98, 206406 (2007).
• “Supramolecular Electronic Coupling in Chiral Oligothiophene Nanostructures”,
S. Westenhoff, A. Abrusci, W.J. Feast, O. Henze, A.F.M. Kilbinger,
A.P.H.J. Schenning et C. Silva,
Advanced Materials 18, 1281 (2006).
• “Influence of Copolymer Interface Orientation on the Optical Emission of Polymeric
Semiconductor Heterojunctions”, P. Sreearunothai, A.C. Morteani, I. Avilov,
J. Cornil, D. Beljonne, R.H. Friend, R.T. Phillips, C. Silva et L.M. Herz,
Phys. Rev. Lett. 96, 117403 (2006).
• “Electric Field-Induced Transition from Heterojunction to Bulk Charge
Recombination in Bilayer Polymer Light-emitting Diodes”,
A.C. Morteani, P.K.H. Ho, R.H. Friend et C. Silva,
Appl. Phys. Lett. 86, 163501 (2005).
• “Exciton Regeneration at Polymeric Semiconductor Heterojunctions”,
A.C. Morteani, P. Sreearunothai, L.M. Herz, R.H. Friend et C. Silva,
Phys. Rev. Lett. 92, 247402 (2004).
Prix et distinctions
2005 : Chaire de recherche du Canada en optoélectronique moléculaire (Niveau II)
2001 : Advanced Research Fellowship; EPSRC, UK
2001 : Nonstipendiary Research Fellowship; Darwin College, Cambridge
1997 : Overend Award for Outstanding Graduate Research in Physical Chemistry;
University of Minnesota
1996 : Graduate School Doctoral Dissertation Fellowship; University of Minnesota
1994 : John Wertz Award for Outstanding Graduate Research in Chemical Physics;
University of Minnesota
1992 : Fulbright Graduate Fellowship
Affiliations professionnelles
American Physical Society (APS)
American Chemical Society (ACS)
Mots-clefs
Optoélectronique organique, dynamique des excitons et polarons,
spectroscopie ultra rapide, diodes luminescentes, cellules photovoltaïques
Recherche
Nous menons une recherche interdisciplinaire centrée sur l’étude, à l’échelle
atomique, des dynamiques structurales dans les molécules et matériaux. Nos
deux principaux outils de recherche sont la diffraction d’électrons ultra-rapide
(UED) et la spectroscopie ultra-rapide sur plusieurs longueurs d’onde.
La technique d’UED combine des impulsions laser ultra-rapides à des
microscopes électroniques que nous construisons sur mesure, pour mesurer
la structure de la matière avec une résolution temporelle inférieure à 10 -12 s
(échelle temporelle à laquelle les liens chimiques sont formés ou brisés et à
laquelle ont lieu les déplacements atomiques correspondants). Nous développons
une nouvelle source d’électrons qui nous permettra d’outrepasser les limitations
de courant imposées par la technique. Cela rendra alors possible de « filmer »
à l’échelle atomique, les réactions chimiques et les transitions de phase,
fournissant essentiellement l’équivalent expérimental d’une simulation de
dynamique moléculaire.
Nous étudions aussi la dynamique des réactions chimiques par spectroscopie
laser ultra-rapide. En particulier, à l’aide des techniques de spectroscopie
visible et IR-moyen en temps réel, nous étudions les transferts inter- et intramoléculaires
de protons en milieu aqueux. Quoique ces réactions chimiques
soient fondamentales, leurs dynamiques sont très complexes; l’eau jouant un
rôle actif et déterminant comme solvant.
Publications choisies
• “On the Role of Water in Intermolecular Proton Transfer Reactions”,
B. J. Siwick and H. J. Bakker, in “Ultrafast Phenomena XV”,
Springer Series in Chemical Physics 88, P. Corkum, D. Jonas,
R. J. D. Miller et A. M. Weinder eds. (Springer-Verlag, New York, 2007).
• “Ultrafast Electron Microscopy in Material Science, Biology and Chemistry”,
W. E. King, G. H. Campbell, A. M. Frank, B. W. Reed, J. Schmerge, B. J. Siwick,
B. C. Stuart et P. M. Weber,
J. Appl. Phys. 97, 111101 (2005).
• “Characterization of Ultrashort Electron Pulses by Electron-Laser Pulse
Cross-Correlation”, B. J. Siwick, A. A. Green, C. T. Hebeisen et R. J. D. Miller,
Opt. Lett. 30, 1057 (2005).
• “Femtosecond Electron Diffraction Studies of Strongly Driven Structural Phase
Transitions”, B. J. Siwick, J. R. Dwyer, R. E. Jordan et R. J. D. Miller,
Chem. Phys. 299, 285 (2004).
• “An Atomic-Level View of Melting Using Femtosecond Electron Diffraction”,
B. J. Siwick, J. R. Dwyer, R. E. Jordan et R. J. D. Miller,
Science 302, 1382 (page couverture du numéro du 21 nov. 2003).
Prix et distinctions
2006 : Chaire de recherche du Canada en science ultrarapide (Niveau II)
2005 : Prix doctoral; Conseil national de recherche du Canada (CRSNG)
2004 : Bourse post-doctorale; CRSNG
1998 : Bourse d’études supérieures; CRSNG
Affiliations professionnelles
Association canadienne des physiciens (ACP)
American Physical Society (APS)
American Chemical Society (ACS)
Mots-clefs
Diffraction électronique ultra-rapide, spectroscopie par laser ultra-rapide,
chimie femto seconde, dynamiques des réactions, transitions de phase