Synthèse, caractérisation et études magnétiques de complexes de Co(II) et de Ni(II) avec des ligands de type cryptands

Synthesis, characterization and magnetic study to Co (II) and Ni (II) complexes with cryptand type ligands

• Auteur / Autrice : Fatima El-Khatib
• Direction : Talal Mallah, Zeinab Saad, Hala Hafez
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 24/01/2017
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE) en cotutelle avec École doctorale des Sciences et de Technologie (Beyrouth)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences chimiques : molécules, matériaux, instrumentation et biosystèmes (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Chimie Inorganique (Orsay, Essonne)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Hussein El Hajj Hassan
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Talal Mallah, Zeinab Saad, Hala Hafez, Hussein El Hajj Hassan, Guillaume Rogez, Rodrigue Lescouëzec, Sébastien Floquet, Bassem Bassil
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Guillaume Rogez, Rodrigue Lescouëzec

Mots clés

Mots clés contrôlés

Métaux de transition -- Complexes

Anisotropie

Domaines magnétiques

Molécules aimants

Mots clés libres

Magnétisme

Complexes

Anisotropie

Anisotropy

Complexes

Magnetisme

Résumé

Les molécules-aimants sont une classe d’objets aux propriétés très singulières, et dont les applications envisagées, certes sans doute lointaines, sont multiples. Dans le cadre du stockage de l’information, la principale propriété de ces molécules est le blocage de leur aimantation qui leur confère les propriétés de mémoire au niveau de la molécule unique. Théoriquement l’existence d’une aimantation spontanée au niveau d’une molécule de spin S ne peut exister que s’il y a une levée de dégénérescence à champ nul (ZFS) qui sépare les états de spin ±mS. Dans ce contexte, les molécules-aimants peuvent être divisées en deux classes : (i) les complexes mononucléaires dont la majorité comprennent, en général, des ions paramagnétiques présentant une forte anisotropie axiale qui à leurs tours sont responsables de la relaxation lente de l’aimantation dans le système, et (ii) les complexes polynucléaires, où les ions métalliques (métaux de transition et/ou lanthanides) communiquent entre eux par une interaction d’échange J ou par interaction dipolaire. Ce type de complexes peut à son tour diviser en deux parties : HomoBinucléaires et HétéroBinucléaires. Différents complexes de Co (II) et de Ni (II) sont synthétisés et étudiés chimiquement et magnétiquement avec ce type de ligand qui est capable d’accepter deux métaux dans deux sites de coordination liés par des différents ligands pontants (Cl-, Br-, NO3-, N3-, imidazole, etc..). Les mesures de susceptibilité magnétique de certains complexes montrent une interaction antiferromagnétique avec une anisotropie axiale de type Ising (D < 0) et autre de type planaire (D > 0). Cela est dû de la nature des ions métalliques et les géométries des complexes pentacoordinés (bipyramide trigonale et pyramide à base carrée).

For molecular magnetic materials to be used in applications, they must retain their magnetization at reasonable temperatures, which can be achieved with high-energy barriers for magnetization reversal and slow relaxation of the magnetization. In the field of Single-Molecule Magnets (SMMs), over the last decade, the main focus has shifted from large spin complexes to highly anisotropic systems which have displayed high energy barriers.1 Here, we used a cryptand ligand that forces a trigonal bipyramidal arrangement to obtain a large (in absolute value) negative zero field splitting parameter D.2 In order to use these molecules as models for entangled quantum bits (qbits), the cryptand ligand was chosen to have two coordination sites allowing the design of chemically stable binuclear complexes with tunable antiferromagnetic coupling. We prepared pentacoordinate complexes of Co(II) and Ni(II) with different bridging ligands (Cl-, Br-, NO3-, N3-, Im-, etc.). Magnetic measurements indicated an Ising type anisotropy and weak antiferromagnetic coupling as expected from the nature of the bridging ligands (N3- and Im-) and the trigonal bipyramidal geometry around the metal ions.