Conversion de spin - Commutation de l’état de spin de matériaux

La conversion de spin est un phénomène largement répandu que l’on retrouve par exemple en géologie, en biologie ou encore en magnétisme. Une grande majorité des systèmes à conversion de spin est constituée de complexes de coordination, le plus connu se trouvant dans l’hémoglobine impliquée dans la capture, le transport et le relargage de l’oxygène dans le sang. Ces complexes sont construits sur la coordination d’ions métalliques par des ligands organiques. La composition et l’agencement de ces ligands autour des ions métalliques déterminent leur configuration électronique. Certains ions hésitent entre deux configurations et l’application d’une perturbation telle que la température, la pression ou la lumière permet de passer d’une configuration à l’autre. Cette commutation de configuration électronique, appelée conversion de spin, s’accompagne de nombreuses modifications de propriétés physico-chimiques (couleur, magnétisme, mécanique, électrique, volume, densité…). De nombreux domaines d’applications sont d’ailleurs envisagés pour ces systèmes, des pigments intelligents à l’électronique moléculaire en passant par les capteurs et les muscles artificiels. Le phénomène de conversion de spin prend sa source dans la sphère de coordination métallique de ces complexes. À l’état solide, ce phénomène se propage via un réseau d’interactions intermoléculaires. L’ingénierie moléculaire, de par sa richesse, est un outil de choix pour concevoir les molécules et les réseaux moléculaires aux propriétés adaptées aux applications visées. L’objectif de cet article est de présenter le phénomène de conversion de spin et sa richesse dans ses grandes lignes, afin de donner à l’ingénieur les outils essentiels à une veille technologique efficace sur le sujet. Cet article présente donc les conditions nécessaires à l’obtention de molécules et de matériaux à conversion de spin, les moyens chimiques et physiques de la provoquer et de la détecter, les conséquences sur les propriétés du matériau qui la subit, afin d’aider au respect d’un cahier des charges applicatif.