Magnétisme Moléculaire
L’équipe Magnétisme moléculaire développe une activité de recherche sur les structures magnétiques complexes impliquant des ions et/ou des radicaux métalliques. Elle s’articule autour de deux axes complémentaires :
- L’étude de la structure électronique de molécules synthétiques ou de systèmes biologiques par résonance paramagnétique électronique (RPE) à haut champ et à haute fréquence (RPE-HF). Ces études portent principalement sur la détermination de l’anisotropie magnétique et la compréhension de son origine. Elles impliquent également, dans les cas les plus favorables, l’étude de leurs propriétés de relaxation.
- La synthèse et la caractérisation de complexes métalliques présentant des propriétés magnétiques remarquables et/ou des propriétés originales. L’activité de synthèse fait appel à la fois à des techniques de chimie organique (synthèse de proligands complexes) et de chimie de coordination. La caractérisation est essentiellement basée sur les spectroscopies classiques, la diffraction des rayons X sur monocristal et la magnétométrie.
Auto-assemblage d’amas moléculaires 2p-3d-4f (adapté de Inorg. Chem. 2022, 61, 17037–17048)
Personnes impliquées dans la thématique
Chercheurs non-permanents en poste ou passés par le laboratoire :
Petr Neugebauer, Varun Kumar, Guillaume Perrin-Toinin
Thèmes
Détermination de l’anisotropie magnétique de systèmes moléculaires :
L’anisotropie magnétique des systèmes moléculaires discret est la caractéristique essentielle pour l’apparition de propriétés de molécule-aimant.
Le LNCMI propose une détermination précise des paramètres d’anisotropie par une approche multitechnique combinant des méthodes expérimentales telles que la Résonance Paramagnétique Electronique à Hauts champs et à Haute Fréquence (HF-EPR), la magnétométrie et, le cas échéant, la spectroscopie magnéto-Infrarouge et une approche théorique, le plus souvent dans le cadre de collaborations.
Architectures métal-radical :
La conception et la synthèse de matériaux magnétiques moléculaires ont fait l’objet d’intenses recherches au cours des 20 dernières années, principalement à l’aide de métaux de transition ou d’ions lanthanides reliés par des ligands diamagnétiques. Toutefois l’utilisation de ligands organiques à couche ouverte présente plusieurs avantages. Le premier d’entre eux est la possibilité d’avoir des interactions d’échange métal-radical intense. Cela a tout d’abord été démontré avec les radicaux nitronylnitroxydes.
Nous nous intéressons à une autre famille de radicaux, les radicaux verdazyles. La coordination de ces radicaux aux ions métalliques ne peut se faire de façon monodente. Afin de bénéficier de l’effet chélate, il est nécessaire d’introduire des groupements ancillaires coordinants qui permettent de contrôler la denticité voire d’introduire de nouvelles fonctions (caractère pontant, chiralité, …). Enfin, les radicaux verdazyles peuvent être oxydés et/ou réduits, ce qui est parfois une faiblesse en terme de stabilité mais permet également de nouvelles possibilités de contrôle de l’interaction d’échange par exemple.
Les architectures combinant ions métalliques et radicaux organiques sont des objets qui permettent d’aborder de façon originale un certain nombre de questions fondamentales du magnétisme moléculaire telles que le rôle respectif du spin localisé de l’ion métallique et du spin délocalisé du ligand, de l’influence du ligand radicalaire dans la transition de spin ou de la parité du spin total sur les propriétés de molécule-aimant.
Complexe comportant trois ions cobalt(II) coordinnés par des ponts acétates et des ligands verdazyles (Inorg. Chem. 2022, 61, 17037–17048).
Techniques
Résonance Paramagnétique Electronique à Hauts Champs et à Haute Fréquence (HF-EPR)
Laboratoire de Chimie
Le LNCMI s’est équipé d’un laboratoire de chimie qui regroupe les principales méthodes de synthèse de la chimie moléculaire avec des installations permettant de faire de la synthèse en atmosphère contrôlée (rampes à vide, boîte à gants) ou en conditions solvothermales par exemple. Le laboratoire dispose également des techniques de caractérisations variées, IR et ATG (avec possibilités de couplage des deux techniques), spectroscopie UV-Vis (absorption et dichroïsme circulaire), électrochimie.
Publications
Publications selectionnées
Investigation by Chemical Substitution within 2p-3d-4f Clusters of the Cobalt(II) Role in the Magnetic Behavior of [vdCoLn]2 (vd = Verdazyl Radical)
G. Novitchi, S. Shova, C. Train,
Inorg. Chem. 2022, 61, 17037–17048 (HAL)
Chemical tuning of spin clock transitions in molecular monomers based on nuclear spin-free Ni(II)
M. Rubín-Osanz , F. Lambert , F. Shao , E. Rivière , R. Guillot , N. Suaud, N. Guihéry, D. Zueco , A.-L. Barra, T. Mallah , F. Luis
Chem. Sci. 2021, 12, 5123-5133 (HAL)
Macroscopic and Microscopic Magnetic Investigation of an Atypical 3D Bimetallic Oxalate- Based Magnet
V. Simonet, F. Damay, S. Ferlay, A. Cea, C. Maxim, C. Train
J. Phys. Chem. C 2020, 124, 1, 952-957J. Phys. Chem. C 2020, 124, 1, 952-957 (HAL)
Publications LNCMI de la thématique sur HAL