Adressage d'aimants monomoléculaires via des nanoframeworks 1D – SMM1D

Contexte de recherche plus large/cadre théorique :

L’un des défis dans le domaine du magnétisme moléculaire est de rendre les aimants monomoléculaires (SMM) contrôlables et accessibles en pratique. Le projet proposé vise un magnétisme moléculaire contrôlé et adressable en confinant les SMM dans des nanostructures 1D, telles que des structures métallo-organiques (MOF), des structures organiques covalentes (COF), des polymères conducteurs et des nanotubes de carbone monofeuillets (SWCNT).

Hypothèses / questions de recherche / objectifs :

Notre objectif principal est d’adresser les SMM via l'hôte 1D. À cette fin, les impacts des nanoconfinements 1D sur le magnétisme moléculaire doivent être compris. Des arrangements moléculaires uniques peuvent être obtenus et les réactions de coordination peuvent être directionnelles à l’intérieur des pores cristallins 1D. L’altération de l’anisotropie d'un seul ion, le champ de ligand et la levée de dégénérescence en champ nul, ainsi que interactions hôte-invité (par ex. le transfert de charge, l'hybridation d’orbitale, le transfert d'énergie par résonance de Förster (FRET)), peuvent conduire à un magnétisme avancé, (par ex. métamagnétisme, magnétisme d'une seule molécule à des températures plus élevées et dans des champs magnétiques plus faibles)
L'adressage électrique des SMM peut être obtenu en mesurant la magnétoconductance à travers des hôtes électriquement conducteurs.
Les réponses magnéto-optiques en absorption UV-Vis, Raman et fluorescence sont supposées changer considérablement à mesure que les SMM subissent des transitions métamagnétiques.

Approche/méthodes :

Nous encapsulerons les SMM dans des MOF cristallins, des COF et des SWCNT alignés, ou polymères de coordination. Les propriétés magnétiques seront étudiées de manière approfondie à l'aide de la magnétométrie de masse, de la spectroscopie magnéto-optique, de la spectroscopie des électrons de cœur, (par ex. Dichroïsme circulaire magnétique des rayons X (XMCD), diffusion de neutrons et microscopie à spin unique). Le magnéto-transport sera recherché dans les SMM dans des hôtes électriquement conducteurs.

Niveau d'originalité/innovation :

Le « design de l’arrangement moléculaire et des interfaces» sera réalisé par encapsulation de SMM ou par synthèse de SMM à l'intérieur d'hôtes 1D de diverses propriétés optiques et électriques. Les interactions hôte-invité contrôlées offrent des moyens d'adressage optique et électrique des SMM.

Chercheurs principaux impliqués :

L'équipe autrichienne (H. Shiozawa et T. Pichler, Université de Vienne) est experte dans la synthèse de polymères de coordination et de MOF, CNT et dans l'étude de leurs propriétés physiques par spectroscopie électronique (XPS, UPS et XAS) et microscopie (TEM, SEM ), XMCD et magnétométrie de masse.

Le partenaire français 1 (L. Alvarez, J-L Bantignies, N. Izard, R. Aznar, P. Dieudonne-George et V. Jacques, Laboratoire Charles Coulomb) possède une forte expertise en encapsulation de molécules dans des NTC, imagerie par champ magnétique, spectroscopies optiques et Cristallographie aux rayons X et aux neutrons.

Le partenaire 2 (B. Jousselme et S. Campidelli, LICSEN, CEA-Saclay) est un groupe de chimistes de premier plan ayant une expertise dans la fonctionnalisation des NTC, du graphène, de la chimie supramoléculaire et macromoléculaire.

Le partenaire 3 (P. Hermet, Institut Charles Gerhardt de Montpellier) est un expert en théorie de la fonctionnelle de la densité.