Nanostructures hybrides bistables – NanoHybrid

Ce projet constitue la pierre angulaire d’un programme de recherche murement réfléchi et élaboré sur la base d’un socle de récents résultats innovants obtenus dans le cadre de plusieurs projets nationaux et internationaux qui arrivent à termes. En effet, outre la maitrise de la synthèse des matériaux moléculaires à transition de spin, de leur structuration en couche mince, de leur nano-structuration puis de leur adressage optique à température ambiante réversible nous avons réussi en 2012 à parfaire leur intégration dans des nano-systèmes. Ces percées scientifiques très prometteuses, nous ont permis d’assoir une visibilité internationale bien établie. Dans ce projet, en formant un consortium de 4 partenaires très complémentaires en Chimie et en Physique, partageant déjà des publications communes, nous souhaitons élaborer et étudier des nouveaux systèmes hybrides permettant des effets de synergie de propriétés nano-physiques et nano-chimiques. Il s’agit d’une part, de focaliser sur la synthèse et l’étude des propriétés nano-physiques de nano-objets formés de molécules bistables à transition de spin et de nano-objets métalliques principalement des nanoparticules d’Or. D’autre part, il s’agit de concevoir et étudier des systèmes hybrides sous forme de nanoparticules de type cœur-coquille combinant un cœur métallique et une coquille active (bistable, à transition de spin) ou inversement un cœur de réseaux de coordination et une coquille métallique. L’idée d’envisager des systèmes hybrides molécule-nanoparticule ou réseaux de coordination-nanoparticule où l’une des composantes est à transition de spin est tout à fait nouvelle. Leur intégration dans des dispositifs photoniques, électroniques et magnétiques commutables est tout à fait originale et d’actualité. Cette idée nouvelle repose sur une maturité et une connaissance approfondie du sujet, associées à une expertise préalable de haut niveau dans les différents domaines abordés dans le présent projet, nous permettant ainsi de nous positionner à "la pointe" de la thématique sur le plan international.
Notre projet est organisé, selon 4 actions complémentaires bien identifiées dont le dénominateur commun est la chimie de synthèse qui est menée selon deux voies principales. Dans la première approche, nous utiliserons un protocole d’échange/précipitation en introduisant une molécule contenant une fonction d’accrochage dans une solution colloïdale de nanoparticules métalliques, tandis que dans la deuxième approche, nous développerons un procédé de synthèse très récemment mis au point dans le consortium, basé sur un protocole de reprise de croissance de polymères de coordination cyano-pontés sur nanoparticules métalliques. Ces deux voies de synthèse chimiques seront suivies par des mesures des propriétés physiques des nano-objets ainsi obtenus. En utilisant la plateforme toulousaine RTB de nanotechnologie localisée au LAAS-CNRS et par le biais de techniques d’assemblage déjà bien optimisées dans le consortium; une première action sera dédiée à l’organisation et l’intégration de nos nano-objets hybrides dans des dispositifs pour des mesures de transport et magnéto-transport. Il s’agit d’une nouvelle méthode pour atteindre les propriétés de transport d’une molécule unique. Nous souhaitons également étudier les propriétés optiques de ces mêmes objets hybrides en particulier par l’utilisation de spectroscopies de plasmons de surface. Il s’agit ici de structures plasmoniques actives dont nous pourrions ajuster les propriétés plasmoniques, c'est-à-dire la permittivité diélectrique, par des stimuli externes contrôlables, tels que la température, la lumière ou la pression. Enfin, nous envisageons d’aborder l’étude des propriétés nano-magnétiques et nano-photomagnétiques de ces nano-hybrides. Grâce au développement d’un micro-magnétomètre original, nous espérons pouvoir étudier des nano-objets isolés présentant des transitions de phases thermo- ou photo-induites à la température ambiante.