Synthèse et caractérisations de matériaux moléculaires magnétiques

Synthesis and characterisation of 3d-4f-complexes and their magnetic properties

• Auteur / Autrice : Jürgen Feuersenger
• Direction : Philippe Richetti, Rodolphe Clérac
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physico-Chimie de la Matière Condensée
• Date : Soutenance le 20/12/2010
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Recherche Paul Pascal (Pessac)
• Jury : Président / Présidente : Corine Mathonière
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Annie Katherine Powell
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Yves Journaux, Jean-Pascal Sutter

Mots clés

Mots clés contrôlés

Effet tunnel

Molécules aimants

Mots clés libres

Aimants moléculaires

Single-Molecule Magnet

Effet tunnel quantique

Relaxation lente de l’aimantation

Single-Molecule Magnet

Quantum tunnelling of magnetisation (QTM)

3d-4f complexes

Slow relaxation of magnetisation

Résumé

Ce travail de thèse décrit (i) la synthèse de complexes hétérométalliques d’ions 3d et 4f à partir de précuseurs de Mn, Fe et Co, de sels de lanthanides et de ligands organiques et (ii) l'étude de leurs structures et propriétés. 41 complexes polynucléaires ont été synthétisés dans le cadre de ce travail. Les structures moléculaires de tous les composés ont été déterminées par diffraction des rayons X. Les propriétés magnétiques de 22 complexes ont été étudiées, dont quatre montrent une relaxation lente de leur aimantation considérée comme la signature d’un comportement de molécule-aimant. L'activité catalytique du complexe {Mn4Dy6Li2} calciné a aussi été étudiée et s'est avérée efficace pour l'oxydation du monoxyde de carbone. L'étude systématique de complexes isostructuraux de lanthanides a montré que l'incorporation d’ions 4f peut introduire de l’anisotropie magnétique et que l’ion DyIII est généralement le meilleur candidat pour le ciblage de molécules-aimants hétérométalliques 3d- 4f.

This dissertation describes the syntheses of 3d-4f-metal complexes starting from preformed compounds of Mn, Fe and Co, lanthanide salts and organic ligands and also the investigation of their structures and properties. 41 new polynuclear heterometallic metal complexes were synthesised in the course of this work with different interesting properties. The structures of all obtained compounds have been confirmed using X-ray diffraction. The magnetic properties of 22 complexes were studied, of which four show frequency dependent out-of-phase signals as expected for SMMs. The catalytic activity of calcinated {Mn4Dy6Li2} was investigated and proved effective for the oxidation of CO. It was established, that the use of precursors leads to new families of compounds. Moreover the study of isostructural compounds across the lanthanide series showed 1) that the incorporation of 4f ions introduces magnetic anisotropy and 2) DyIII is usually the best candidate for targeting 3d-4f-SMMs.