Etude théorique et expérimentale de l'effet de la pression et de la taille sur des composés bistables : comportement thermique et étude de la relaxation

Theoretical and experimental study of the pressure and size effect on the bistable compounds : thermal behavior and study of the relaxation

• Auteur / Autrice : Aurelian Rotaru
• Direction : Jorge Linares
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Versailles-St Quentin en Yvelines

Mots clés

Mots clés contrôlés

Solides moléculaires

Économies d'échelle

Mesure

Réflectance

Hystérésis

Bistabilité optique

Champ de coordination, Théorie du

Spin

Résumé

L’objectif principal de ce travail est l’étude de l’effet de la pression et de la taille sur les propriétés hystérétiques des composés à transition de spin (CTS). Notre travail contient quatre parties. La première partie concerne le développement du modèle « couplage atome-phonon », afin de pouvoir décrire les différents processus qui ont lieu au sein des solides à transition de spin tel que : l’effet LIESST, l’Hystérésis Thermique Induite par la Lumière (LITH), le processus de relaxation, l’effet de la pression et l’effet de taille. La deuxième partie a été dédiée à l’étude de l’effet d’une pression externe sur les propriétés hystérétiques des CTS. En utilisant la méthode du diagramme FORC nous avons étudié l’effet de la pression sur les paramètres physiques caractéristiques aux CTS. Cette étude a été complétée soigneusement par l’étude de l’effet de la pression sur les interactions entre domaines, par l’étude des cycles mineurs obtenus entre deux températures fixes, à différentes pressions. Toujours dans cette section, nous avons élucidé la nature de la phase cristallographique induite par la pression dans le composé [Fe(PM-BiA)2(NCS)2]. La troisième partie est consacrée à l’étude de l’effet des contre-anions dans les composés 1D [Fe(NH2trz)3]Anion•nH2O, où une méthode d’évaluation de la pression interne induite par les anions de différentes tailles insérés entre les chaînes de molécules, a été proposée. Enfin, dans la quatrième partie nous avons étudié l’effet de taille dans les systèmes de nanoparticules du CTS [Fe(NH2-trz)3](Br)2. 3H2O. 0. 03(surfactant) (NH2-trz =4-amino-1,2,4-triazole Surfactant = Lauropal). A ce sujet nous proposons une nouvelle technique qui permet de trouver la dépendance de la largeur du cycle d’hystérésis en fonction de la taille du système, en partant d’une distribution de taille quelconque.

The main aim of this work is the study of the pressure and the size effect on the hysteretic properties of the spin transition compounds (CTS). Our work was split in four main directions. The first part relates to the development of the “atom-phonon coupling” model, in order to be able to describe the various processes which take place within the spin transition solids, such as: the LIESST effect, the Light Induced Thermal Hysteresis (LITH), the relaxation process, pressure and size effect. The second part was dedicated to the study of the effect of an external pressure on the hysteretic properties of the CTS. By using the FORC diagram method we studied the effect of an applied pressure on the characteristic physical parameters of the CTS. This study was carefully completed by the study of the pressure effect on the inter-domains interactions, by the study of the minor cycles obtained between two fixed temperatures, at different pressures. Always in this section, we elucidated the nature of the pressure-induced crystallographic phase of the [Fe(PM-BiA)2(NCS)2] spin crossover compound. The third part is devoted to the study of the effect of the counter-anions in the [Fe(NH2trz)3]Anion•nH2O 1D spin crossover compound, where a method to evaluate the internal pressure induced by the anions of different sizes has been proposed. Finally, in the fourth part, we studied the size effect on the nanoparticle systems of [Fe(NH2-trz)3](Br)2. 3H2O. 0. 03(surfactant) (NH2-trz =4-amino-1,2,4-triazole Surfactant = Lauropal) spin crossover compound. Here we propose a novel method which makes it possible to find the dependence of the hysteresis loop width upon the size of the system.