Association Contrôlée de Molécules-Aimants pour une nouvelle Génération de Matériaux magnétiques – AC-MAGnets

Durant la dernière décennie, un effort considérable de recherche a été dédié à la synthèse de systèmes à l'échelle du nanomètre afin, par exemple, dans le domaine du magnétisme, de réduire la taille des unités magnétiques (nanoparticules) permettant le stockage de l'information. Le but est alors à la fois d'augmenter les capacités de stockage dans un minimum de volume mais aussi de tester les modèles théoriques traitant des effets de taille et de la limite entre les descriptions classique et quantique. Différentes approches ont été utilisées pour obtenir des particules magnétiques mono-domaines, mais le début des années 90 est marqué par la découverte des molécules-aimants qui a donné l'espoir formidable de pouvoir stocker un bit d'information à l'échelle d'une molécule. En une quinzaine d'années, de nombreuses molécules-aimants ont été découvertes et une large communauté travaille actuellement sur l'amélioration de leurs caractéristiques. Cependant, il est aussi devenu important aujourd'hui d'orienter une partie de nos efforts vers l'organisation de ce type de molécules, ceci afin de faire un pas vers de possibles applications. Plusieurs stratégies ont été récemment proposées comme leur organisation sur des surfaces, leur insertion dans des matériaux mésoporeux ou encore par chimie de coordination. Depuis 2001, nous avons participé activement aux développements des deux dernières approches avec l'obtention de résultats significatifs. L'organisation contrôlée de molécules-aimants dans des réseaux de coordination s'est révélée une stratégie de choix qui nous a conduit à la découverte de nouveaux phénomènes magnétiques. Ces résultats ont ouvert une nouvelle voie de recherche dans le domaine du magnétisme moléculaire qui vise à synthétiser de nouveaux matériaux à partir de molécules-aimants précurseurs. Nos travaux montrent qu'il est aujourd'hui possible d'imaginer des composés qui pourraient avoir des propriétés magnétiques tout à fait remarquables comme des comportements de molécules-aimants « améliorées », de chaînes-aimants éventuellement à hautes températures, des comportements photo-actifs de molécule- ou chaîne-aimant mais aussi d'aimants à haute température critique. Il est important d'insister sur le fait qu'obtenir de tels systèmes est toujours aujourd'hui un véritable challenge pour la communauté scientifique tout entière. Notre projet a pour ambition de montrer qu'il est possible de synthétiser et caractériser de tels systèmes sans précédent, à l'échelle de trois ans en associant quatre équipes de recherche expérimentées et complémentaires : l'équipe M3 (du CRPP - Pessac) spécialiste de la synthèse, des caractérisations et de la physique des molécules-aimants, chaînes-aimants et aussi plus généralement des systèmes moléculaires magnétiques, avec (ii) des chimistes et physico-chimistes de l'équipe des « sciences moléculaires » de l'ICMCB (Pessac) reconnus pour leurs travaux sur les systèmes à conversion de spin et à transfert d'électron; (iii) des chimistes de synthèse de Rennes (MaCSE team) spécialisés dans la chimie des radicaux organiques ou organométalliques et finalement (iv) des physiciens de l'ILL (Grenoble) spécialistes de la physique des solides et particulièrement de la diffraction des neutrons pour des études structurales et magnétiques en conditions extrêmes (de température, pression et lumière).