Nanosystèmes magnétiques
Axe 5. Molécules magnétiques rédox-actives
Talal Mallah, Nathalie Bridonneau, François Lambert
Doctorants : Dr. Yiting Wang, Aristide Colin, Solène Delaporte
Collaborations :
- Nicolas Suaud, Nathalie Guihéry, Hélène Bolvin (études théoriques, Laboratoire de Chimie et Physique Quantiques, Toulouse)
- Zakaria Halime (spectroéléctrochimie, ECI ICMMO)
- Jérôme Cornil, Imane Arbouch (études théoriques, Université de Mons, Belgique)
- ShinIchi Ohkoshi (Ohkoshi Laboratory, Université de Tokyo, Japon)
Publications liées :
- Y. Wang, F. Lambert, E. Rivière, R. Guillot, C. Herrero, A. Tissot, Z. Halime, T. Mallah, Chemical Communication, 55, 12336-12339, 2019
- N. Suaud,
A. Colin, M. Bouammali, T. Mallah, N. Guihéry, Chem. Eur. J. 2023, e202302256. https://doi.org/10.1002/chem.202302256
Ce travail porte sur la conception rationnelle de systèmes magnétiques (qubits, molécules-aimants) à base de métaux de transition dans le but de contrôler les interactions entre ions métalliques en utilisant un ligand central redox actif. Nous utilisons un ligand central qui comporte trois positions disponibles pour la complexation, chacune pouvant basculer entre trois états redox : quinone/semiquinone/cathécol. Nous avons isolé un complexe trinucléaire [Ni3] dans lequel tous les ions Ni(II) sont pentacoordinés et le ligand central est dans l'état {sq-sq-sq}. La voltammétrie cyclique montre quatre vagues monoélectroniques réversibles (trois en réduction, une en oxydation), ce qui définit cinq états redox potentiellement accessibles pour ce complexe. Des mesures spectroélectrochimiques ont permis la caractérisation de ces états, et nous avons pu isoler et caractériser les premiers états oxydés {sq-sq-q} et réduits {sq-sq-cat} à l'état solide (poudres ou cristaux).
Des mesures de résonance paramagnétique électronique (RPE) et de magnétométrie SQUID montrent que l'interaction magnétique entre les porteurs de spin est influencée par l'état électronique du ligand central. L’obtention de structures cristallines nous permet de définir précisément la présence et la localisation des radicaux qui n’est pas la même dans les différents états rédox, et ainsi de rationaliser le comportement magnétique observé. De plus, des calculs ab initio fournissent des informations sur la structure électronique des espèces étudiées. Plus précisément, les propriétés du ligand central redox actif sont examinées et permettent d'expliquer les propriétés expérimentalement observées des complexes. Nous tâchons actuellement de comprendre et de rationaliser l’interaction réciproque entre le ligand rédox-actif, la nature du centre métallique (Ni, Co), et l’influence du ligand externe. Au bilan, ce système magnétique rédox-actif est riche et ouvre la voie à une possible commutation de différents systèmes magnétiques (qbit, tautomérie de valence, molécule-aimant).
