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En direct des laboratoires de l'institut de Chimie

 

De nouvelles molécules-aimants pour la miniaturisation

Les chercheurs du centre de recherche Paul Pascal (CNRS) et de l’Université d’Indiana (USA) viennent de réaliser la synthèse d'aimants de la taille d'une molécule en assemblant, pour la première fois, des briques moléculaires liées par un seul atome d’azote. Ces molécules-aimants sont aujourd’hui des objets d’étude pour la recherche fondamentale et pourraient être à terme utilisées pour l’électronique miniature. Ces travaux sont publiés dans le journal Inorganic Chemistry et ont été commentés dans Chemical & Engineering News.

 

Nous avons tous des aimants sur notre réfrigérateur domestique, mais peu d’entre nous réalise que les aimants jouent un rôle primordial dans notre vie courante envahie de technologies. Les aimants ou matériaux magnétiques se retrouvent ainsi dans des dispositifs aussi variés que nos ordinateurs, téléphones, disques durs, enceintes, composants électroniques, moteurs, transformateurs, cartes bancaires…

Les chimistes sont aujourd’hui capables de synthétiser des aimants de la taille d’une molécule (environ 1 nanomètre de diamètre), appelés molécules-aimants. Après avoir été aimantées par un champ magnétique qui est ensuite éteint, elles sont capables de conserver cette aimantation pendant plusieurs années à des températures proches de l’hélium liquide (-269 °C). Cet effet mémoire, permet d’envisager le stockage d’une information binaire à l’échelle moléculaire.
 
En étudiant un complexe de nitrure de fer(IV) (Fe(IV) -N3-) ayant la propriété de lier son atome d’azote à des substrats organiques, les scientifiques ont découvert que ce même complexe peut partager son atome d’azote avec un autre ion métallique comme le vanadium(III) (voir figure). Ils ont montré que le partage de l’atome d’azote entraine un transfert électronique qui stabilise un complexe bimétallique fer(II)[magnétique]-N=vanadium(IV)[non-magnétique]. L’étude des propriétés magnétiques de cette nouvelle espèce moléculaire montre qu’elle présente un comportement de molécule-aimant engendré uniquement par l’ion fer(II) paramagnétique car l’ion vanadium(IV), diamagnétique, ne peut participer au magnétisme de la molécule. Ce résultat permet d’imaginer de futures molécules-aimants bimétalliques associant cette fois deux ions métalliques paramagnétiques. L’atome d’azote pontant induit alors une proximité importante entre les ions. On peut ainsi espérer de plus fortes interactions magnétiques et à des températures plus élevées. Au-delà de l’impact de ce résultat sur la chimie de complexes de nitrure, cette stratégie de synthèse ouvre la voie vers une nouvelle famille de molécules-aimants à destinations de dispositifs miniaturisés.

clerac

Schéma (à gauche) et structure cristallographique (à droite) d’un complexe associant des ions fer et vanadium pontés par un atome d’azote ("Mes" = mésityle).
© R. Clérac – J. M. Smith

 

Référence

Mei Ding, Mathieu Rouzières, Yaroslav Losovyj, Maren Pink, Rodolphe Clérac & Jeremy M. Smith

Partial Nitrogen Atom Transfer: A New Synthetic Tool to Design Single-Molecule Magnets

Inorganic Chemistry 21 septembre 2015
DOI: 10.1021/acs.inorgchem.5b01455

 

Iron + Vanadium share a magnetic moment
Chemical & Engineering News 21 septembre 2015, p. 25

 

Contacts chercheurs 

Rodolphe Clérac, Centre de recherche Paul Pascal – Pessac

Courriel : clerac@crpp-bordeaux.cnrs.fr
T +33 (0)5 56 84 56 50

Jeremy Smith, Department of Chemistry, Indiana University, Bloomington, United States

Courriel : smith962@indiana.edu

T +1 (812) 856 4119

 

Contacts institut

Christophe Cartier dit Moulin, Jonathan Rangapanaiken

 

21 octobre 2015

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