Nanocomposites hélicoïdaux pour l'induction de dichroïsme magnéto-chiral – MaChiNaCo

Dans MaChiNaCo, de nouveaux nanocomposites basés sur des objets magnétiques organisés sur des nanohélices en silice seront conçus, synthétisés et caractérisés pour l’étude et l’optimisation du dichroïsme magnétochiral (MChD). Le MChD est un effet croisé entre le dichroïsme circulaire naturel (NCD) et le dichroïsme circulaire magnétique (MCD) et se manifeste par une absorption différentielle de la lumière non polarisée en fonction de la direction d'un champ magnétique externe. La MChD a été validé expérimentalement en 1997 et a été utilisé pour enrichir de manière préférentielle l'un des deux énantiomères d'un mélange racémique, sans utiliser de lumière à polarisation circulaire, offrant ainsi un mécanisme possible pour l'homochiralité de la vie.

Bien que l'existence du MChD soit incontestable, seuls quelques exemples de ce phénomène sont connus dans la littérature. Ces exemples englobent des systèmes très disparates, allant des petites molécules en solution aux complexes à l'état solide, en passant par les structures organométalliques (MOF), et il est encore difficile de prédire quels composés chiraux présenteront une forte réponse magnétochirale. De plus, il est généralement considéré que la chiralité et le magnétisme doivent être présents simultanément sur la même molécule ou particule. Nous souhaitons aborder simultanément ces deux affirmations en proposant une étude approfondie du MChD en utilisant une approche composite dans laquelle des objets achiraux à forte réponse magnéto-optique sont greffés sur des nanohélices en silice chirales à la morphologie contrôlée (direction d’enroulement droite ou gauche, diamètre, pas de l’hélice). Cette stratégie tire parti du dichroïsme circulaire induit (ICD), un phénomène observé pour les chromophores achiraux en interaction forte avec un composant chiral, qui doit se transformer en MChD induit sous l'influence d'un champ magnétique.

La nouveauté incontestable de MaChiNaCo est d'éviter la synthèse souvent complexe d'objets magnétiques chiraux en exploitant un ICD basé sur des matrices inorganiques chirales à l'échelle nanométrique. Cette stratégie augmente considérablement le nombre d'objets magnétiques pouvant être étudiés car ils ne nécessitent plus de chiralité intrinsèque. L’exploitation originale de l’effet MChD induit nous permettra d’envisager une vaste gamme de nanocomposites basés sur différents objets magnétiques et formes d’hélices, ce qui élargira notablement le champ de la recherche en MChD. Cette étude permettra donc une meilleure compréhension de cet effet et des facteurs qui le régissent. MaChiNaCo est un projet de 48 mois proposé par un consortium réunissant une expertise française dans les domaines du magnétisme (CRPP), des nanotechnologies (CBMN, IPCMS) et des phénomènes magnéto-optiques (LNCMI). Notre programme de travail s'attaquera aux défis suivants:

WP1) Optimiser le greffage de complexes magnétiques modèles sur les nanohélices de silice.
WP2) Évaluer l’influence de la morphologie des hélices de silice sur les signaux ICD et MChD.
WP3) Etudier l’influence de la nature du centre métallique des complexes magnétiques sur les signaux MCD et MChD.
WP4) Amplifier le composant magnéto-optique avec des clusters moléculaires et des nanoparticules superparamagnétiques.
WP5) Amplifier le composant magnéto-optique en organisant les objets magnétiques pour induire un couplage magnétique ou magnétoplasmonique.