Diffraction neutronique et densité de spin en magnétisme moléculaire : les composés Mn2+/Cu2+ à ponts oxamate et oxamide

Neutron diffraction and spin density in molecular magnetism : Mn2+/Cu2+ compounds with an oxamate or oxamide bridge

• Auteur / Autrice : Valéry Baron
• Direction : Béatrice Gillon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 1994
• Etablissement(s) : Paris 11

Mots clés

Mots clés libres

Cristallisation

Electronique moléculaire

Matériaux moléculaires magnétiques

Résumé

Ce travail s'inscrit dans le cadre de recherches sur les aimants moléculaires. Le but est d'une part de comprendre comment s'effectue l'interaction magnétique dans des matériaux à base d'ions Mn2+ et Cu2+ pontés par un groupement organique de type oxalate, oxamate ou oxamide. La compréhension des interactions magnétiques étant le point de départ à de nouvelles stratégies de synthèses susceptibles d'engendrer des ferroaimants. D'autre part de comparer le comportement magnétique d'une chaîne ferrimagnétique alternée de Mn2+ et Cu2+ par rapport à une paire d'ions Mn2+ et Cu2+ isolées de la chaîne, grâce à la détermination de la densité de spin par diffraction de neutrons polarisés. Par ailleurs la détermination de la densité de spin expérimentale a permis de préciser la structure électronique de l'état fondamental de la chaîne et de tester des modèles théoriques, parallèlement développés, de fonction d'onde. Ce manuscrit s'articule autour de huit chapitres. Les deux premiers chapitres sont consacrés aux matériaux moléculaires magnétiques et aux études déjà effectuées sur ces matériaux par diffraction de neutrons polarisés. Une description des techniques expérimentales utilisées est effectuée. Dans le chapitre III, les techniques de cristallisation et de mesures des propriétés magnétiques sont exposées. La diffraction et les principes relatifs à la diffraction de neutrons non polarisés et polarisés sont exposés dans le chapitre IV. Le chapitre V explique très brièvement quels sont les outils théoriques qui peuvent être utilisées directement ou indirectement pour décrire la densité de spin. Les chapitres VI et VII retracent les différentes étapes de l'étude de trois matériaux moléculaires magnétiques constitués d'ions Mn2+ et Cu2+. Les deux premiers composés sont constitués de chaînes ferrimagnétiques dans lesquelles les ions Mn2+ et Cu2+ sont pontés par un groupement oxamate tandis que le troisième composé, est constitué d'une paire d'ions Mn2+Cu2+ liés par un groupement oxamide. Pour chacun de ces composés, la synthèse, la cristallisation et les propriétés magnétiques sont présentées; les structures RX à température ambiante et neutrons à basse température, ainsi que les expériences par diffraction de neutrons polarisés sont décrites. Une confrontation entre les résultats théoriques et expérimentaux est réalisée dans le chapitre VIII.

This work describes a research project in the field of molecular magnets. The goal is to understand the interaction in magnetic materials containing Mn2+ and Cu2+ ions bridged by an oxalate, oxamate or oxamide group. The understanding of these magnetic interactions is very important to develop new strategies for the synthesis of ferromagnets. The magnetic behavior of a ferrimagnetic chain has been compared to magnetic behavior of a pair of Mn2+ and Cu2+ ions linked by the same bridge as in the chains by the determination of spin density by polarised neutrons diffraction experiments. On the other hand experimental Spin density determination allow to precise the electronic structure of the ground state chain and test the theoretic model of the wave function. This manuscript is composed of eight chapters. The two first chapters speak about molecular materials and polarised neutrons study on these materials. A description of the technics used experimentally is given. In chapter III, cristallisation technics and measurements of magnetics properties are described. The principles of diffraction, polarised and unpolarised neutron diffraction are exposed in chapter IV. Chapter V explain briefly the theoretic tools that can be utilised directly or indirectly to obtain a description of spin density. Chapter VI and VII recall the differents steps of the study of three magnetic molecular materia1s containing Mn2+ et Cu2+ ions. The two first compounds are constituted of ferrimagnetic chains in which Mn2+ et Cu2+ ions are bridged by an oxamate group whereas the third compound is constituted of a pair Mn2+Cu2+ ions linked by an oxamide group. For each of these materials, synthesis, cristallisation and magnetic properties are presented ; X-ray structures at room temperature and neutrons structures at low temperature, as well as polarised neutrons diffraction experiments are described. A confrontation between theoretic and experimental results are carried out in chapter VIII.