Complexes mononucléaires et polynucléaires à base de manganèse : Synthèse, études structurales et propriétés magnétiques

Mononuclear and polynuclear manganese complexes : Synthesis, magnetic properties and structural study

• Auteur / Autrice : Chahrazed Beghidja
• Direction : Richard Welter
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Propriétés magnétiques

Magnétochimie

Chimie organométallique

Rayons X -- Diffraction

Manganèse -- Composés

Cristallochimie

Dithiocarbamates

Ligands

Résumé

Ce travail de thèse s’inscrit dans le domaine de la cristallochimie organométallique et la magnétochimie de complexes à base de manganèse, susceptibles de présenter des propriétés magnétiques intéressantes. Le travail décrit dans le manuscrit, présente un rappel sur les propriétés magnétiques des 'molécules-aimants' et les conditions nécessaires pour observer de telles propriétés. Une revue détaillée de ce type de molécules citées dans la littérature est présentée également. Les deux techniques de caractérisation utilisées principalement - la détermination de la structure cristalline sur monocristal et les mesures magnétiques - sont présentées avec leurs bases théoriques. Une série de nouveaux complexes mononucléaires à base de manganèse (essentiellement) avec les ligands dérivés du dithiocarbamate, ont été préparés et caractérisés par différentes méthodes spectroscopiques. Ces composés ont fait l’objet d’une étude radiocristallographique détaillée. D’autres complexes polynucléaires à base de manganèse ont été préparés et caractérisés également. Les propriétés magnétiques de ces composés ont été analysées en détail et interprétées compte tenu de leurs structures cristallines. Dans le cas du complexe binucléaire à base de Mn(III), l’étude magnétique détaillée a mis en évidence l’existence d’une forte interaction ferromagnétique avec une constante de couplage la plus élevée dans ce type de composés (J ≈ 20 cm-1). Les résultats obtenus dans cette étude magnétique sont corroborés par des calculs DFT. Les mesures magnétiques réalisées sur le composé pentanucléaire à valence mixte Mn(II)/Mn(III), ont montré que la nature de l’interaction entre les différents ions manganèse est antiferromagnétique.

This work concerns the organometallic cristalchemistry and the magnetochemistry of complexes containing manganese, which present interesting magnetic properties. The magnetic properties of the ' single-molecule magnet' and the conditions necessary to observe such properties are presented in this manuscript. A detailed review of this molecules quoted in the literature is also presented. The two techniques of characterization used mainly –X-ray single crystals structure determination and magnetic measurements - are presented with their theoretical bases. A new series of mononuclear manganese complexes with a dithiocarbamate derived ligands are prepared and fully characterized by spectroscopic methods and a detailed single crystal X-ray diffraction. Other polynuclear complexes containing manganese were also prepared and characterized. The magnetic properties of these compounds were analyzed in detail and were interpreted taking into account their crystal structures. In the case of the binuclear complex containing Mn(III), the detailed magnetic study indicates the existence of a strong ferromagnetic interaction with the highest coupling constant in this type of compounds (J ≈ 20 cm-1). The results obtained in this magnetic study are corroborated by DFT calculations. The magnetic measurements for the pentanuclear complex with mixed valence Mn(II)/Mn(III), is indicative of the presence of dominant antiferromagnetic interactions between the various manganese ions.