Quand les électrons jouent au ping pong dans des molécules

Publié par Redbran le 16/06/2021 à 13:00
Source: CNRS INC
Des scientifiques du Laboratoire des multimatériaux et interfaces (CNRS/Université Claude Bernard Lyon 1) ont élaboré des matériaux moléculaires à base de métaux et de radicaux où des électrons sont mis en mouvement dans un jeu de ping-pong métal-radical rythmé par des variations de température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne...) de -20°C. Ce va-et-vient provoque la commutation entre deux états magnétiques qui traduisent l'histoire thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de...) du matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne...) et lui confèrent ainsi un effet mémoire (L'effet mémoire est un phénomène physico-chimique affectant les performances des accumulateurs...).

En collaboration avec les Universités de Montréal (Montréal est à la fois région administrative et métropole du Québec[2]. Cette grande...) et d'Hiroshima, ils ont montré qu'en appliquant une faible pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée...), ils pouvaient induire cette transition à température ambiante, rendant ces composés plus facilement utilisables pour des applications dans des dispositifs de mémoires ou des capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une...). Résultats à retrouver dans la revue Chemical Communications.


© Dominique Luneau

Les scientifiques du Laboratoire des multimatériaux et interfaces (CNRS/Université Claude Bernard (Claude Bernard, né le 12 juillet 1813 à Saint-Julien (Rhône) et mort le...) Lyon 1) élaborent des matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) moléculaires magnétiques dans lesquels des métaux et des radicaux* se lient pour former des réseaux bidimensionnels de type nids d'abeilles.

Certains de ces systèmes peuvent basculer entre deux états magnétiques par une simple variation de température. En refroidissant, on rapproche les métaux et les radicaux ce qui déclenche le passage d'électrons libres des métaux vers les radicaux. Lorsqu'on réchauffe le matériau, les électrons effectuent le trajet inverse (En mathématiques, l'inverse d'un élément x d'un ensemble muni d'une loi de...) et on les retrouve sur les métaux. Sous l'effet du refroidissement ou réchauffage, on a donc un va-et-vient entre deux formes où les électrons libres à l'origine du magnétisme (Le magnétisme est un phénomène physique, par lequel se manifestent des forces...) sont distribués différemment, caractérisées par des valeurs de l'aimantation différentes (état magnétiques différents).

Compte-tenu du va-et-vient entre ces deux états magnétiques, ces composés sont dits commutables et possèdent un effet mémoire (D'une manière générale, la mémoire est le stockage de l'information. C'est aussi le souvenir...): ils se souviennent de leur état et du chemin emprunté, refroidissement ou chauffage (Le chauffage est l'action de transmettre de l'énergie thermique à un objet, un...), lors de la commutation. Un effet actuellement observé pour des températures voisines de -20°C qu'il serait intéressant de pouvoir obtenir à température ambiante si l'on veut envisager l'insertion de ces matériaux dans des dispositifs à effet mémoire.

Grâce à une collaboration avec les Universités de Montréal et d'Hiroshima, l'équipe de Lyon vient de montrer que la température de commutation des électrons entre les métaux et les radicaux libres pouvait être facilement modifiée par l'application d'une pression externe qui rapproche les métaux des radicaux. En appliquant une faible pression, ils ont réalisé le transfert d'électrons réversible à température ambiante, le matériau retrouvant ses propriétés magnétiques d'origine une fois décompressé.

Ces résultats, parus dans la revue Chemical Communications, montrent que l'on peut maintenant envisager l'insertion de ces composés dans des dispositifs de mémoire, des capteurs, des détecteurs ou encore des actionneurs.

Note:
* Un radical (souvent appelé radical libre) est une espèce (Dans les sciences du vivant, l’espèce (du latin species, « type »...) chimique possédant un ou plusieurs électrons libre(s) (non appariés).

Référence:
Constance Lecourt, Yuuta Izumi, Kseniya Maryunina, Katsuya Inoue, Nicolas Bélanger-Desmarais, Christian Reber, Cédric Desroches & Dominique Luneau.
Hypersensitive pressure-dependence of the conversion temperature of hysteretic valence tautomeric manganese-nitronyl nitroxide radical 2D-frameworks
Chemical Communications 2021
https://doi.org/10.1039/D0CC08144B.

Contacts:
- Dominique Luneau - Chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la...) au Laboratoire des multimatériaux et interfaces (CNRS/Université Claude Bernard Lyon 1) - dominique.luneau at univ-lyon1.fr
- Stéphanie Younès - Responsable Communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle,...) - Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) de chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à...) du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand...) - inc.communication at cnrs.fr
- Anne-Valérie Ruzette - Chargée scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui...) pour la communication - Institut de chimie du CNRS - anne-valerie.ruzette at cnrs.fr
- Christophe Cartier dit Moulin (Un moulin est une machine à moudre les grains de céréale en farine et, par analogie,...) - Chercheur à l'Institut parisien de chimie moléculaire & Chargé de mission pour la communication scientifique de l'INC - inc.communication at cnrs.fr
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