Photomagnétisme d'hexacyanidoferrate(III) de cobalt, analogues de bleu de Prusse, sondé par dichroïsme magnétique circulaire des rayons X (XMCD)

Photomagnetic Cobalt hexacyanidoferrate(III) Prussian Blue Analogues probed by X-ray Magnetic Circular Dichroism (XMCD)

• Auteur / Autrice : Sadaf Fatima
• Direction : Philippe Sainctavit
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique et chimie des matériaux
• Date : Soutenance le 28/09/2016
• Etablissement(s) : Paris 6
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie des matériaux (Paris ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie (Paris ; 1997-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Talal Mallah, Corine Mathonière, Rodrigue Lescouëzec
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Éric Collet, Cyrille Train

Mots clés

Mots clés contrôlés

Photomagnétisme

Analogues cobalt-fer du bleu de Prusse

Mots clés libres

Bleu de Prusse analogues

Photomagnétisme

Fe

Co

XAS

XMCD

Prussian Blue analogues

Photomagnetism

Fe/Co

Résumé

Les analogues du bleu de Prusse contenant du Fe et du Co (Fe/Co PBA) sont des complexes moléculaires qui présentent des propriétés physiques bistables. Par conséquent, ils sont considérés comme des candidats potentiels pour le stockage d'informations à base de molécules. Cette thèse vise à étudier la structure électronique et magnétique de Fe/Co PBA en utilisant des techniques expérimentales et théoriques avancées. Les techniques X-ray Absorption Spectroscopy (XAS) et X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) combinées avec la théorie des multiplets en champ de ligands (LFM) sonde le changement dans les propriétés magnétiques macroscopiques de Fe/Co PBA et peuvent donner des informations locales sur les centres métalliques des complexes. Le composé tridimensionnel RbCoFe PBA, deux complexes de dinucléaire photomagnétiques et les précurseurs de Fe sont étudiés. L'étude de XMCD combinée avec la LFM a révélé une grande valeur du moment magnétique d'orbite du précurseur FeTp. Une étude détaillée a été effectuée pour vérifier les règles de somme d'orbite et de spin dans le cas des ions de Fe(III) bas spin et il a été constaté que la règle spin somme n'était pas valide à cause de l'entremélange des seuils L2 et L3. L'enquête XMCD des complexes dinucléaires photomagnétiques a confirmé le transfert d'électrons métal-métal. Cette enquête XMCD de la plus petite unité de la famille Fe / Co PBA est utile pour comprendre les propriétés magnétiques de la famille de Fe / Co PBA. L'étude XMCD sur aux seuils K du Fe et du Co d'un composé tridimensionnel RbCoFe PBA a prouvé l'existence d'une interaction antiferromagnétique entre les ions métalliques de Fe et de Co dans l'état photoinduit.

The Fe/Co Prussian Blue Analogues (PBA) are molecular complexes that exhibit externally controlled bistable physical properties. Thus, they are considered as potential candidates for photoswitchable molecule-based information storage. This thesis aims to investigate the electronic and magnetic structure of Fe/Co PBA using advanced experimental and theoretical techniques. X-ray Absorption Spectroscopy (XAS) and X-ray Magnetic Circular Dichroism (XMCD) techniques combined with Ligand Field Multiplet (LFM) theory probe the change in the macroscopic magnetic properties of PBA and can give local information about the metal centers existing in the complexes. The XAS and XMCD spectra at Fe and Co L2,3 edges are simulated using Ligand Field Multiplet (LFM) Calculations. The tridimensional RbCoFe PBA, two photomagnetic dinculear complexes and the building blocks Fe-bearing precursors are investigated. The XMCD study combined with LFM investigation revealed a large value of orbital magnetic moment in FeTp precursor of the dinuclear complex. A detailed study has been performed to check for the orbit and spin sum rules in the case of low spin FeIII ions and it was found that the spin sum rule does not hold because of intermixing between L2 and L3 edges. The XMCD investigation of the photomagnetic dinuclear complexes confirmed the metal-to-metal electron transfer. This XMCD investigation of the smallest unit of Fe/Co PBA family is helpful to understand the magnetic properties of the family of Fe/Co PBA. The XMCD study at Fe and Co K edges of a tridimensional RbCoFe PBA proved the existence of an antiferromagnetic interaction between Fe and Co metal ions in the photoinduced state.