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En direct des laboratoires de l'institut de Chimie

 

Vers une synthèse rationnelle d’aimants moléculaires

L’intérêt des aimants moléculaires pour de nombreuses applications telles que la spintronique, le stockage des données ou encore l’information quantique n’est plus à démontrer. Mais aucune stratégie de synthèse ne paraît totalement satisfaisante car il est toujours très complexe de prédire leur anisotropie magnétique, propriété intimement liée à leurs applications. Des chercheurs de l’Institut des sciences moléculaires de Marseille (CNRS, AMU) et du Département de chimie moléculaire à Grenoble (CNRS, Université Grenoble Alpes) en collaboration avec le Centre de recherche Paul Pascal (CNRS, Université de Bordeaux) ont étudié cette anisotropie magnétique pour une série de complexes de cobalt en combinant des données expérimentales et des calculs de chimie quantique. Ils ont ainsi pu définir l’origine physique de l’anisotropie magnétique. Ces travaux sont publiés dans Chemistry-A European Journal.

 

Une série de complexes mononucléaires de cobalt(III) pentacoordinés possédant un état de spin intermédiaire rare S = 1 a été synthétisée et étudiée. L’anisotropie magnétique mesurée pour ces complexes est sensible à la nature de l’halogénure coordiné à l’ion cobalt. La plus large valeur a été estimée pour le complexe à base de chlore alors que la plus faible a été détectée pour le complexe à base d’iode. Cette tendance était totalement inattendue car les propriétés intrinsèques de l’iode conduisent généralement à des anisotropies magnétiques plus élevées pour les complexes correspondants. Ce sont les calculs de chimie quantique qui ont permis aux chercheurs de comprendre l’origine de l’anisotropie magnétique et son évolution avec la nature de l’halogène.

Les chercheurs ont ainsi pu identifier de nombreux facteurs contribuant à l’anisotropie magnétique de cette série de complexes. Parmi eux, on peut mentionner (i) le type d’ion halogénure, (ii) la géométrie du complexe et plus particulièrement la position de l’ion métallique par rapport au plan équatorial de la pyramide à base carrée formant sa sphère de coordination, et (iii) la nature covalente des liaisons cobalt-ligand. Tous ces facteurs contribuant à l’anisotropie magnétique totale du complexe, il est impossible de prévoir cette propriété sans l’aide des outils de chimie quantique. Aucune règle générale ne peut être extrapolée et des calculs doivent être menés pour chaque système si l’on veut définir l’origine des propriétés d’anisotropie magnétique. Les outils de chimie quantique de plus en plus sophistiqués devraient permettre la généralisation de ce type d’études pour, à plus long terme, espérer avoir une démarche rationnelle vers la synthèse des aimants-moléculaires.

 

orio

© Maylis Orio

 

Référence

Deborah Brazzolotto, Marcello Gennari, Shengying Yu, Jacques Pécaut, Mathieu Rouzières, Rodolphe Clérac, Maylis Orio & Carole Duboc

An Experimental and Theoretical Investigation on Pentacoordinated Cobalt(III) complexes with an Intermediate S = 1 Spin State: How Halide Ligands Affect their Magnetic Anisotropy

Chemistry-A European Journal 4 décembre 2015
DOI: 10.1002/chem.201504655


Contacts chercheurs

Maylis Orio, Institut des sciences moléculaires de Marseille

Courriel : maylis.ORIO@univ-amu.fr

T 04 91 28 80 99

 

Carole Duboc, Département de chimie moléculaire - Grenoble

Courriel : carole.duboc@ujf-grenoble.fr

T 04 76 51 44 81

 

Contacts institut

Christophe Cartier dit Moulin, Jonathan Rangapanaiken

 

14 décembre 2015

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