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Des chercheurs de l'Institut des Sciences Chimiques de Rennes (CNRS/Université de Rennes/ENSC Rennes/INSA Rennes) ont conçu une molécule-aimant au design inédit qui lui donne la capacité d'être manipulée à l'air. Publiés dans la revue Angewandte Chemie, ces résultats permettent d'envisager du stockage d'informations à une échelle nanométrique.
Comme son nom l'indique, la molécule-aimant est un aimant formé d'une seule molécule. Elle a la capacité de garder une aimantation indépendamment de celles de ses voisines, au sein d'un même matériau. Elle ouvre ainsi des pistes dans le domaine du magnétisme moléculaire et du stockage d'information à une échelle très réduite. Mais les molécules-aimants les plus performantes sont pour la plupart instables en présence d'air et d'eau. En collaboration avec l'équipe du Professeur Jeffrey R. Long (UC Berkeley), des chercheurs de l'Institut des Sciences Chimiques de Rennes (CNRS/Université de Rennes/ENSC Rennes/INSA Rennes) ont conçu une molécule-aimant plus résistante et manipulable à l'air.
Structure de la molécule-aimant avec le dysprosium en bleu ciel, le fluor en vert et la direction privilégiée d'aimantation du système matérialisée par une flèche bleue.
©Lucie Norel
Pour cela, les scientifiques ont mis au point un design original. Ils ont d'abord conçu une molécule contenant un atome de dysprosium et un atome de fluor. Ces deux atomes, associés pour la première fois dans une molécule-aimant, sont maintenus par une cage organique à base d'azote et de carbone. Par une étude mêlant spectroscopie d'émission à très basse température, magnétométrie et calculs théoriques, ils ont établi que la très forte interaction existant entre le dysprosium et le fluor est essentielle pour l'obtention d'un comportement de molécule-aimant: les tests effectués montrent une aimantation toujours présente à -265°C.
Si une optimisation de la cage organique pourrait augmenter encore significativement cette température de fonctionnement, le design choisi présente surtout un avantage significatif en terme de conditions d'utilisation: la stabilité à l'air est cruciale pour une éventuelle mise en œuvre de ces matériaux moléculaires pour le stockage magnétique de l'information.
Ce travail a été développé dans le cadre du projet Photo-SMM (projet H2020, Action Marie S. Curie) qui vise à développer des molécules-aimants dont le magnétisme pourrait être contrôlé par une source de lumière. Plus faciles à manipuler et à étudier, ces molécules-aimants robustes à l'air devraient donc maintenant être adaptées pour permettre ce contrôle. Un pas significatif vers des mémoires de taille nanométrique.
Références publication:
Lucie Norel, Lucy Elizabeth Darago, Boris Le Guennic, Khetpakorn Chakarawet, Miguel Carlos Gonzalez, Jacob H. Olshansky, Stephane Rigaut, Jeffrey R. Long
A terminal Fluoride Ligand Generates Highly Axial Magnetic Anisotropy in Dysprosium Complexes
Angewandte Chemie International Edition – Janvier 2018
DOI: 10.1002/anie.201712139
Contact chercheurs:
Lucie Norel, ISCR UMR 6226, Université de Rennes 1
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