Bistabilité des matériaux moléculaires : de la structure à la photocommutabilité

Bistability of molecular materials : from structure to photoswitch

• Auteur / Autrice : Marie-Emmanuelle Boulon
• Direction : Lahcène Ouahab, Olivier Cador
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière (Rennes1996-2016)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université européenne de Bretagne (2007-2016)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Magnétisme

Solides moléculaires

Conducteurs organiques

Cristallographie

Bistabilité optique

Résumé

La possibilité de créer des matériaux multifonctionnels rend les matériaux moléculaires particulièrement intéressants pour la miniaturisation des dispositifs électroniques. D’autre part, la bistabilité est une propriété nécessaire pour de nombreuses applications notamment pour l’électronique et les mémoires informatiques. Nous présentons ici deux exemples de bistabilité. Le premier concerne la réorganisation des charges portée sur les molécules de bis(éthylènedithio)tétrathiofulvalène (ET) par activation thermique dans un matériau multifonctionnel associant un sous-réseau organique constitué de molécules conductrices (les molécules de ET) et un sous-réseau inorganique porteur d’un spin (l’ion FeIII du complexe hexacyanoferrate). Dans le but d’étudier la bistabilité de ce système, après la synthèse par électrocristallisation, la structure cristallographique a tout d’abord été résolue à différentes températures. Des mesures physiques en température, conductivité électronique et de résonnance paramagnétique électronique (RPE), complètent la description de la transition thermique mise en évidence. Le second exemple de bistabilité est la commutation de spin thermique et photo-induite dans des complexes à base de FeII. La première étape de ces recherches a consisté en l’élaboration d’un montage optique permettant d’effectuer des mesures physiques sous irradiation et adaptable à plusieurs expériences. Des mesures de susceptibilité magnétiques en température et sous irradiation ont permis de mettre en évidence la transition thermique de nos systèmes et l’effet LIESST (Light Induced Exited Spin State Trapping) pour l’un d’entre eux.

Combining multiple properties into one material turns molecular materials very attractive. Moreover, bistability is often a necessary condition to manage electronic or memory devices. We present here two examples of bistabiliy. The first one consists in a thermo-activated charge re-organization on bis(ethylenedithio)tetrathiafulvalene (ET) molecules in a multifunctional material which associates an organic sub-lattice containing conductive moieties (ET molecules) and an inorganic sub-lattice containing spin (on the FeIII ion in the hexacyano-ferrate complex). Aim at describing the bistability of this system, after synthesis by electrocrystallization, crystallographic structure has been solved at different temperatures. Physical measurements under thermal variation were carried out to complete the description of the phenomena we evidenced. The second example is the spin change in FeII based complexes. First step was to elaborate an optical montage allowing under irradiation measurements suitable for various experiences. Magnetic susceptibility measurements were performed. Thermally and optically induced spin change (called LIESST effect for Light Induced Exited Spin State Trapping) were evidence.