Composites "Oxydes nanostructurés-analogue du bleu de Prusse" : nouveau matériau pour le stockage de l'information

Composites "Nanostructured oxides of Prussian blue analogue" : new material for the information storage.

• Auteur / Autrice : Merwen Aouadi
• Direction : Anne Bleuzen
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie des matériaux
• Date : Soutenance le 11/12/2012
• Etablissement(s) : Paris 11
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Chimie de Paris-Sud (Orsay, Essonne ; 2006-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Institut : Institut de chimie moléculaire et des matériaux d’Orsay (Orsay, Essonne ; 2006-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Laboratoire de chimie inorganique (UMR8613 Université Paris Sud, Orsay)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de chimie inorganique - Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay
• Jury : Président / Présidente : Pascale Massiani
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Anne Bleuzen, Pascale Massiani, Rodrigue Lescouëzec, Marianne Impéror-Clerc, Giulia Fornasieri
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Rodrigue Lescouëzec, Bénédicte Lebeau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sol-gel, Procédé

Matériaux ferrimagnétiques

Composites à matrice céramique

Mots clés libres

Photomagnétisme

Nanocomposites

Silicate

Analogue du bleu de Prusse

Cation alcalin

Spectroscopie d’absorption des rayons X

Procédés sol-gel

Oxyde nanostructurée

Monolithe mésoporeux ordonnée

Photomagnetic

Nanocomposites

Mesoporous silica

Prussian blue analogue

Alkalin cation

X-ray Spectroscopy

Sol-gel chemistry

Nanostructure oxide.

Résumé

Les analogues du bleu de Prusse sont intéressants pour le stockage de l’information car ils présentent des propriétés de photo-commutation. Afin d’intégrer et d’exploiter ces propriétés photomagnétiques dans d’éventuelles applications, il est nécessaire de faire une étape de mise en forme. Cette dernière consiste à contrôler la taille, la forme ainsi que l’arrangement tridimensionnel des nanoparticules. Une stratégie consiste à élaborer des oxydes de silice nanostructurée par le procédé sol-gel. Une méthode a consisté faire précipiter les analogues du bleu de Prusse photomagnétiques dans la nanoporosité. Ainsi, il a fallu obtenir un monolithe ayant une unique organisation et non un mélange de phases. Il a été possible d’optimiser la méthode pour obtenir un monolithe hexagonal ayant des ions cobalt. Cette méthode a pu être étendue à différentes organisations : lamellaire, cubique, hexagonale, vermiculaire. Un traitement thermique permettant d’éliminer le copolymère afin de former le nanoréacteur. Une étude a permis de montrer que l’organisation etait conservée après un traitement thermique. Les ions cobalt subissaient une thermo hydrolyse durant le traitement thermique.Il a été possible de mettre en place une méthode d’imprégnation permettant d’obtenir différents nanocomposites CoFe et de contrôler la stœchiométrie des particules d’ABP confinées.Cette méthode a permis d’élaborer des nanocomposites CoFe sans cations alcalin et des nanocomposites CoFe contenant deux cations rubidium par maille. Les propriétés magnétiques ont permis de montrer l’effet de la mise en forme. De plus cette étude a permis de montrer que les propriétés de commuation sont concervées mêmes sur des nanoparticules de 5 nm.

The Prussian blue analogues (CoFe PBA) have attracted growing interest owing to the tunability of their magnetic properties by external stimuli that make them good candidates for future optical memories or switching devices.This study need a processing step to elaborate a nanocomposite material with full control on the stoichiometry, the size, the shape and the organisation of PBA particles.Our strategie consit to precipitate photomagnetic Prussian blue analogue in the nanoporosite. Our main idea is to use mesoporous silica monoliths as template for the precipitation of the PBA in order to control the size and the shape of the nanoparticles. A silica monolith contaigning cobalt ions in the hexogonal structuraction have been obtained. The method have been extended to another structuration ( wormlike, cubic and lamallar). A termal traitement at 500°C in air have been optimised to remove the copolymer and to obtain the nanoreacteur. During the termal traitement the cobalt ion change the symmetry. A thermo-hydrolysis of the cobalt drives to the formation of monomer tetrahedron of cobalt.The precipitation of Prussian Blue Analogues is realized by impregnation with a solution of potassium hexacyanoferrate (III). The parameters of the impregnation have to be finely controlled in order to obtain nanocrystals of Co-Fe wihout alkalin cations and nanocrystrals of CoFe with two cation rubidium. A photomagnetic nanocrystrals have been obtained.