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1 - MOLÉCULES-AIMANTS : UN CHAMP D’INVESTIGATION RÉCENT

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3 - AIMANTS MASSIFS VERSUS MOLÉCULES-AIMANTS

4 - APPROCHE BOTTOM-UP : UNE PORTE VERS LA PHYSIQUE MÉSOSCOPIQUE

5 - RELAXATION LENTE ET HYSTÉRÈSES MAGNÉTIQUES

6 - MOLÉCULES CLÉS DANS LE DÉVELOPPEMENT DES MOLÉCULES-AIMANTS

7 - MOLÉCULES-AIMANTS SUR SURFACES

8 - AUTRES DÉBOUCHÉS ET APPLICATIONS DES MOLÉCULES-AIMANTS

9 - CONCLUSION

10 - REMERCIEMENTS

11 - GLOSSAIRE

12 - SIGLES

Article de référence | Réf : RE277 v1

Molécules-aimants

Auteur(s) : Kevin BERNOT

Relu et validé le 01 oct. 2020

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Sommaire

Présentation

RÉSUMÉ

Les molécules-aimants sont des objets obtenus par assemblage d’un ou de plusieurs ions métalliques avec des ligands organiques. Les molécules nanométriques formées sont de taille nanométrique et possèdent ainsi des propriétés magnétiques mais aussi quantiques. Ces objets originellement d’attrait purement fondamental et dont les propriétés étaient confinées à basses températures, montrent désormais des propriétés magnétiques à la température de l’azote liquide. Cet article détaille les récentes avancées dans ce domaine, ainsi que dans les différents champs d’applications connexes où ces molécules peuvent être utilisées (électronique de spin et calcul quantique notamment).

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ABSTRACT

Single-Molecule Magnets

Single-Molecule-Magnets (SMM) are molecular objects formed by the association of isolated metallic ions with organic ligands. Because of their nanometric scale these molecules depict magnetic behavior but also quantum properties. Indeed, these objects that were mainly of fundamental interest with behavior confined at very low temperature, show now interesting properties in the liquid nitrogen region. This paper describes the recent advances in the field as well as in closely linked investigation fields where SMM have been introduced (spintronic and quantum computing for instance).

Auteur(s)

  • Kevin BERNOT : Maître de conférences, Univ. Rennes, INSA Rennes, CNRS UMR 6226 « Institut des Sciences Chimiques de Rennes » F-35000 Rennes, France

INTRODUCTION

Les aimants moléculaires sont des composés qui, de par leur taille et leur organisation atomique, présentent des propriétés magnétiques non conventionnelles. Ils offrent ainsi de nouvelles perspectives pour la création de matériaux magnétiques à très haute densité de stockage. Leurs propriétés sont aussi utilisées dans de nombreux domaines connexes tels que l’électronique de spin, le calcul quantique et la réfrigération magnétique par exemple.

Contrairement aux aimants massifs, les aimants moléculaires sont par nature des objets obtenus par des techniques de chimie de synthèse en solution : principalement par chimie de coordination, chimie solvothermale et chimie organométallique. Ils sont ainsi très facilement modifiables, manipulables et optimisables, permettant la création de toute une librairie de molécules.

Les aimants moléculaires font partie d’un domaine d’étude plus vaste : le magnétisme moléculaire. Dans le cadre de cet article, nous ne pourrons en détailler tous les objets et principes, et nous nous limiterons volontairement à la notion de molécule-aimant isolée ou Single-Molecule Magnet (SMM).

L’objectif de cet article est de donner à l’ingénieur, sans pour autant prétendre à l’exhaustivité, les notions clés pour appréhender le concept de molécule-aimant et lui permettre d’anticiper une veille technologique sur le sujet. En effet, si l’étude des molécules-aimants reste fondamentale, les spectaculaires avancées depuis 2017 laissent espérer un virage vers le domaine applicatif dans un avenir proche.

Le lecteur trouvera en fin d’article un glossaire et un tableau des sigles utilisés.

Points clés

Domaine : Matériaux magnétiques, matériaux pour la spintronique, chimie de coordination

Degré de diffusion de la technologie : Émergence

Technologies impliquées : magnétisme, magnétocalorique, électronique de spin (spintronique), calcul quantique

Domaines d’application : Stockage de l’information, ordinateur quantique

Principaux acteurs français :

Communauté française regroupée au sein du groupement de recherche du CNRS « magnétisme et commutation moléculaires » (GdR MCM2 – http://www.gdr-mcm2.cnrs.fr/)

Autres acteurs dans le monde : Acteurs européens regroupés au sein du programme COST MolSpin de la communauté européenne (European Cooperation in Science and Technology)

(COST MOLSpin – http://www.icmol.es/molspin/stsms.php?menu=mobility)

Contact : [email protected]

http://iscr-csm.insa-rennes.fr/kevinbernot

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KEYWORDS

magnetism   |   lanthanides   |   molecular magnetism   |   quantum effects   |   transition ions

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-re277


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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - KAHN (O.) -   Molecular magnetism.  -  Wiley-VCH, Weinheim (1993).

  • (2) - GATTESCHI (D.), BOGANI (L.), CORNIA (A.), MANNINI (M.), SORACE (L.), SESSOLI (R.) -   Molecular magnetism, status and perspectives.  -  Solid State Sci., 10, p. 1701-1709 (2008).

  • (3) -   *  -  Web of Science by Clarivate Analytics (2018).

  • (4) - DEI (A.) -   Molecular magnetism : a philosophical perspective from a biased point of view.  -  Inorg. Chim. Acta, 361, p. 3344-3355 (2008).

  • (5) - BENELLI (C.), GATTESCHI (D.) -   Introduction to Molecular magnetism : from transition metals to lanthanides.  -  Wiley (2015).

  • (6) - FERRANDO-SORIA (J.), VALLEJO (J.), CASTELLANO (M.), MARTÍNEZ-LILLO (J.), PARDO (E.), CANO (J.), CASTRO (I.), LLORET (F.), RUIZ-GARCÍA (R.), JULVE (M.) -   Molecular magnetism,...

1 Sites Internet

Communauté française regroupée au sein du groupement de recherche du CNRS « magnétisme et commutation moléculaires » (GdR MCM2) http://www.gdr-mcm2.cnrs.fr/

Acteurs européens regroupés au sein du programme COST MolSpin de la Communauté européenne (European Cooperation in Science and Technology) (COST MOLSpin) http://www.icmol.es/molspin/stsms.php?menu=mobility

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2 Événements

ECMM (European Conference on Molecular Magnetism) : a lieu tous les 2 ans, les années impaires en alternance avec l’ICMM. Prochaine édition : ECMM 2019, 15-18 septembre 2019, Florence, Italie

ICMM (Internationnal Conference on Molecular Magnetism) : a lieu tous les 2 ans, les années paires. Prochaine édition prévue en 2020

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