Architectures hybrides Metal-Organic Frameworks – complexes à transition de spin pour des applications en détection – MOFSCO

Les matériaux hybrides poreux cristallisés, aussi appelés MOFs (Metal-Organic Frameworks) sont idéaux pour la conception d’assemblages complexes. Ils possèdent une structure hybride ordonnée associée à une porosité organisée. Leur composition chimique (cation métallique, ligand) ainsi que la présence de centres acides (Brönsted ou Lewis), redox ou photoactifs dans la charpente peut être facilement ajustée. Cette grande versatilité chimique, combinée à l'énorme diversité structurale possible offre une occasion unique de générer des solides intéressants pour diverses applications telles que le stockage ou la séparation de gaz, la catalyse, la délivrance contrôlée de médicaments, etc. Certains MOFs peuvent être utilisés pour détecter de petites molécules, principalement par modulation de leurs propriétés émissives, mais leur stabilité limitée empêche leur utilisation dans des dispositifs.
Compte tenu de la capacité des MOF à encapsuler divers types de molécules telles que des complexes de coordination dans leur porosité, par exemple par synthèse in-situ du complexe dans les pores, ce projet vise à l'inclusion de complexes à transition de spin dans les pores de MOFs. Les complexes à transition de spin sont capables de changer d’état de spin sous l’action de stimuli externes tels que la température ou sous irradiation. Ce phénomène de commutation s'accompagne de changements de nombreuses propriétés physiques du solide telles que la couleur, la susceptibilité magnétique, la conductivité thermique / électrique, la constante diélectrique, etc., ce qui en fait des candidats prometteurs pour des applications technologiques telles que les interrupteurs moléculaires et les capteurs. L’encapsulation de complexes à transition de spin dans les pores de MOFs reste quasi inexplorée alors que l'on peut s’attendre à moduler les propriétés de transition de spin par effets de confinement, mais aussi par adsorption sélective de molécules dans la porosité, rendant ainsi ces matériaux appropriés pour des applications en détection. De ce fait, ce projet vise au développement d’une nouvelle classe de matériaux pour la détection à base de MOF et de complexes à transition de spin. Ces matériaux seront préparés par insertion de complexes à transition de spin dans la porosité de MOFs stables. Les matériaux les plus prometteurs seront ensuite préparés sous forme de nanoparticules et de films minces afin d’évaluer leur potentiel pour des applications en détection de composés organiques volatils à l’échelle nanométrique.