Multimetallic functional architectures: single-molecule magnet behavior and photo-magnetism

ARCHITECTURES MULTIMÉTALLIQUES FONCTIONNELLES : COMPORTEMENT DE MOLECULE-AIMANT ET PHOTO-MAGNETISME

Nathalie Bridonneau (1)

1 IPCM - Institut Parisien de Chimie Moléculaire

This work focuses on the synthesis of discrete molecules showing bifunctionality based on single-molecule magnet behavior or photo-switchable processes. The first part of this work concerns information storage at the molecular scale via the synthesis of anisotropic high spin compounds showing a single-molecule magnet behavior. New compounds (CoMn6, CrMn6, S = 21/2) have been obtained showing the important role of the control of intermolecular interactions. Particular attention has been paid to the design of multifunctional supramolecular architectures bearing three or four different metal ions. Using the strategy « polynuclear complexes as ligand », new families of compounds have been developed, exhibiting different topologies such as derivatives of CoTbCu complexes or hetero-tetra-metallic compounds (i.e. MoCuTb-Ni). The second part of this work is devoted to the synthesis of photomagnetic « Molybdenum-Copper » complexes. The synthesis of model compounds, MoZn2 and MoZn0.95Cu0.05, and the study of the photo-induced metastable states enabled a better understanding or the photomagnetic behavior. Thus, a spin transition on the molybdenum center and a photo-induced electron transfer from the molybdenum to the copper has been demonstrated. Higher nuclearity compounds have also been obtained, Mo3Cu4 and Mo6Cu13. Finally, the deposition of photo-magnetic molecules on surface as also been carried out using Langmuir-Blodgett technique.

Ce travail de thèse a consisté en l’élaboration et l’étude de molécules montrant une bifonctionnalité basée sur un comportement de molécule-aimant ou sur des effets de commutation au sein de complexes photo-magnétiques de type « Molybdène-Cuivre ». La synthèse de composés modèles MoZn2 et MoZn0.95Cu0.05 et l’étude des états photo-induits a conduit à la démonstration de deux phénomènes sous irradiation : effet LIESST (transition de spin) sur le Mo(IV) et transfert d’électron dans des composés MoCu. Des composés photo-actifs de plus haute nucléarité ont également été obtenus, Mo3Cu4 et Mo6Cu13. Enfin, le dépôt sur surface de molécules photo-magnétiques a été réalisé via la technique Langmuir-Blodgett. La seconde partie du travail s’est intéressée au stockage de l’information à l’échelle moléculaire via la synthèse de composés à haut spin anisotropes ayant un comportement de molécule-aimant. En ce sens, de nouveaux composés (CoMn6, CrMn6, S = 21/2) ont été synthétisés mettant en évidence le caractère crucial du contrôle des interactions intermoléculaires. Un intérêt particulier a été porté à l’élaboration d’architectures supramoléculaires multifonctionnelles comportant trois ou quatre métaux différents. En utilisant la stratégie de synthèse « complexe polynucléaire comme ligand », de nouvelles familles de composés ont été développées, de différentes topologies, comme des dérivés à base de CoTbCu et une large famille de complexes hétéro-tétra-métalliques (i.e. MoCuTb-Ni).

Mots clés: Photo-magnetism; single-molecule magnets; hetero-tetra-metallic complexes; supramolecular architectures; high spin molecules

Mots clés: Photo-magnétisme; molécules-aimants; polycyanométallates; complexes hétéro-tétra-métalliques; architectures supramoléculaires; molécules à haut spin; Langmuir-Blodgett

Domaines: Chimie; Chimie de coordination

Nathalie Bridonneau. ARCHITECTURES MULTIMÉTALLIQUES FONCTIONNELLES : COMPORTEMENT DE MOLECULE-AIMANT ET PHOTO-MAGNETISME. Chimie. Université Pierre et Marie Curie (Paris VI), 2013. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01949615⟩