Nanomatériaux Moléculaires Bistables – CROSS-NANOMAT

Durant les dix dernières années, la synthèse de nanoparticules est devenue un domaine de recherche en pleine expansion. Les premiers travaux étaient focalisés sur l’élaboration de nanoparticules métalliques, semi-conductrices et d’oxydes. Dans le cadre du présent projet, nous nous intéresserons à l’élaboration de nanoparticules de composés de chimie de coordination (CNPs). Dans un premier temps, nous souhaitons ainsi étudier l’effet de réduction de taille de matériaux moléculaires bistables à transition de spin et à transfert de charge. La bistabilité moléculaire impliquant dans ces cas un changement d’état électronique associé à un changement important des propriétés physiques (optique, magnétique, électrique, etc…) de ces matériaux. Ces transitions sont souvent accompagnées d’un phénomène d’hystérésis qui confère l’effet mémoire à ces matériaux. Cette bistabilité moléculaire pourrait être utilisée pour l’élaboration de dispositifs pour le stockage de l’information ou de capteurs. Cependant, une étude fondamentale plus poussée et la plupart des applications potentielles nécessitent obligatoirement la mise en forme de ces matériaux en couches minces. A cet effet, et dans un deuxième temps, les nanoparticules préalablement préparées pourront être déposées, sur des surfaces choisies, par différentes méthodes telles que l’assemblage couche par couche ou le tamponnage moléculaire. Les nanoparticules constituent une phase intermédiaire entre le matériau massif et les structures atomiques ou moléculaires. Les matériaux massifs dont les grains présentent des tailles de l’ordre du micromètre ont des propriétés physiques qui ne sont pas affectés par la fraction d’atomes en surface qui est souvent négligeable. Par contre, dans le cas des nanoparticules, les propriétés sont dépendantes de la taille car la fraction d’atomes en surface est du même ordre de grandeur des atomes de cœur. Bien que l'origine des phénomènes de bistabilité soit purement moléculaire, le comportement macroscopique de ces systèmes est fortement influencé par les interactions à courte et longue portée (principalement d'origine élastique) entre les ions de métal de transition. En conséquence, la cooperativité et l'effet de mémoire associé dépendent fortement de la taille du matériau. L'approche fortement interdisciplinaire du projet pour atteindre les objectifs réunit des compétences d’une grande expérience dans le domaine et reconnues au niveau international en Chimie, en Physique et en Nanotechnologie, dans le but général de découvrir de nouvelles propriétés modulées par la taille de ces objets et de déboucher vers des applications. Pour cela, les concepts les plus avancés de nano-cristallographie, de nano-magnétisme, de nano-photonique et des procédés de micro- et nano-assemblage seront utilisés. Les résultats escomptés relèveront du fondamental avec la synthèse de nano-objets avec maintien du phénomène de bistabilité et l'étude des modifications des propriétés physiques dues à la réduction de taille, mais relèveront également de l’appliqué avec la découverte de nouvelles propriétés menant aux futures réalisations de dispositifs moléculaires basés sur les matériaux moléculaires bistables.