Polymères de coordination à base de pyrazine : vers l'obtention de phases magnétiquement ordonnées à haute température

Pyrazine based coordination polymers : toward high temperature magnetically ordered materials

• Auteur / Autrice : Morgane Yquel
• Direction : Rodolphe Clérac, Corine Mathonière
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physico-Chimie de la Matière Condensée
• Date : Soutenance le 28/09/2020
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Recherche Paul Pascal (Pessac ; 1963-....)
• Jury : Président / Présidente : Cécile Zakri
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Rodolphe Clérac, Corine Mathonière, Cécile Zakri, Guillaume Rogez, Fabrice Pointillart, Antoine Tissot, Mario Maglione
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Guillaume Rogez, Fabrice Pointillart

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pyrazine

Magnétisme moléculaire

Polymères

Composés de coordination

Mots clés libres

Polymère de coordination

Magnétisme moléculaire

Pyrazine

Ordre magnétique à haute température

Réduction post-synthétique

Coordination polymers

Molecular magnetism

Pyrazine

High temperature magnetic ordering

Post-Synthetic reduction

Résumé

Cette thèse est consacrée à la synthèse de polymères de coordination bidimensionnels (2D) et tridimensionnels (3D) magnétiques à base du ligand organique pyrazine et de cations de métaux 3d. De tels matériaux sont généralement paramagnétiques, ou bien magnétiquement ordonnés à des températures très inférieures à celle de l’azote liquide. Dans cette thèse, les propriétés redox du ligand pyrazine ont été utilisées afin de permettre l’obtention d’ordre magnétique au-delà de cette température (77 K). Le chapitre I présente les notions de magnétisme utiles à la lecture de cette thèse. Une étude bibliographique est ensuite proposée décrivant les polymères de coordination magnétiques à haute température critique, l’obtention de radicaux par réduction post-synthétique, les propriétés des matériaux multifonctionnels magnétiques et poreux, et les polymères de coordination 3D à base de pyrazine connus sous le nom de SIFSIX-3-M. Les chapitres II et III sont consacrés à la réduction post-synthétique des composés 2D Co(pyz)2Cl2 et Fe(pyz)2Cl2, qui a mené à la formation de pyrazine radicalaire, et à l’obtention de phases ferri-magnétiques à haute température. Le chapitre IV évoque la synthèse de nouveaux réseaux 3D, dont certains sont antiferromagnétiques à basse température. La stratégie de réduction post-synthétique a été testée sur l’un d’eux pour tenter d’augmenter la température critique à laquelle le composé est magnétiquement ordonné.

This thesis is devoted to the synthesis of two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) pyrazine-based magnetic coordination polymers with 3d metal cations. Such compounds are often paramagnetic or magnetically ordered at low temperature (below 77 K, the temperature of liquid nitrogen). In order to achieve magnetic ordering at high temperature (> 77 K), the redox-active bridging ligand pyrazine has been used. In the first chapter, fundamentals of magnetism useful for the reading of the thesis are introduced. After that, a bibliographic study about magnetic coordination polymers with high critical temperature, creation of organic radicals by post-synthetic reductions, properties of multifunctional porous magnetic materials, and 3D coordination polymers known as SIFSIXs is proposed. Chapters II and III are devoted to post-synthetic reduction of the 2D compounds Co(pyz)2Cl2 and Fe(pyz)2Cl2, leading to radical pyrazine and high temperature magnetic ordering. In chapter IV, three new 3D networks are described, among two showing antiferromagnetic phases at low temperature. Post-synthetic reduction has been tried on one of those to try to increase the critical temperature in which the compound is magnetically ordered.