Conducteurs mono-composants pour des effts induits par la chiralité – SECRETS

La chiralité caractérise des molécules, objets, matériaux qui peuvent montrer deux formes non-superposables, appelées énantiomères, ayant une relation d’objet image dans un miroir. Par conséquent la chiralité est présente dans de nombreux domaines scientifiques en relation avec la chimie, biologie, astronomie et physique. Alors que des matériaux chiraux au sens large sont connus depuis longtemps, l’influence directe de la chiralité sur des propriétés physiques telles le magnétisme, la conductivité ou la transmission sélective de spin, est étudiée, comparativement, depuis peu. Par conséquent, la préparation contrôlée de structures chirales fonctionnelles est un défi important dans la science des matériaux grâce aux propriétés nouvelles qui peuvent résulter de tels assemblages.
Le projet SECRETS consiste en la synthèse et caractérisation de deux familles de conducteurs chiraux mono-composants (SCC) pour l’étude de phénomènes physiques induits par la chiralité, tels l’effet électrique magnéto-chiral anisotrope (eMChA), l’effet eMChA inverse et la polarisation de spin induite par la chiralité (CISS). Ce dernier effet est d’une importance majeure car ça permet la production de courant spin polarisé en l’absence d’une couche magnétique, ayant ainsi d’importantes applications potentielles en électrochimie et photochimie énantiosélectives. Ce projet explorera ces directions émergentes, avec l’objectif précis d’identifier et comprendre ces effets et matériaux qui ont du potentiel en électronique moléculaire, spintronique et stockage des données.
Les SCC sont particulièrement intéressants car l’absence de contre ions favorise généralement une dimensionnalité accrue des propriétés de transport, e.g. quasi-2D ou 3D. Deux familles différentes de SCC chiraux sont envisagées dans le projet : 1) complexes d’or bis(dithiolènes) et bis(disélénolènes); 2) radicaux stables dithiadiazolyl (DTDA) hélicènes.

Ainsi, les objectifs principaux du projet SECRETS sont:
(i) la préparation de conducteurs cristallins SCC basés sur des complexes d’or bis(dithiolènes) et bis(disélénolènes) afin d’étudier l’effet eMChA direct et inverse ainsi que l’effet CISS ;
(ii) la préparation des premiers dérivés DTDA hélicoïdaux et l’étude des effets eMChA et CISS.

Les résultats attendus sont:

- La préparation de séries complètes, comportant les deux énantiomères et le racémate, de complexes chiraux d’or neutres bis(dithiolène) et bis(disélénolène) en tant que conducteurs mono-composant (SCC).
- Mesures de l’effet eMChA dans les SCC à base de complexes d’or bis(dithiolène) et bis(disélénolène) dans les régimes semiconducteur/métallique/supraconducteur. En particulier, comprendre le rôle du couplage spin-orbite.
- Premières observations expérimentales de l’effet eMChA inverse (i-eMChA) par RMN du 77Se dans les complexes chiraux neutres d’or bis(disélénolène).
- Premières observations de l’effet CISS dans les complexes SCC d’or bis(dithiolène)/bis(disélénolène); mise évidence de l’effet CISS dans un régime de transport linéaire.
- La préparation de radicaux stables hélicène-dithiadiazolyl (Hel-DTDA) en tant que conducteurs mono-composants.
- Mesures de l’effet CISS dans Hel-DTDA soit déposés sur surfaces, soit dans les cristaux.
- Mesures de l’effet eMChA dans les matériaux cristallins neutres ou dopes Hel-DTDA.

Le projet SECRETS contribuera de manière essentielle à la compréhension des effets magnétochiraux en conductivité et de la polarisation de spin dans les matériaux chiraux, ainsi qu’à l’évaluation de leurs applications en électronique moléculaire et spintronique.