Métallophosphates bidimensionnels luminescents et magnétiques : relation structure-propriétés

par Clarisse Bloyet

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Jean-Michel Rueff.

Soutenue le 16-11-2018

à Normandie , dans le cadre de École Doctorale Physique, Sciences de l'Ingénieur, Matériaux, Énergie (Rouen) , en partenariat avec Laboratoire de cristallographie et sciences des matériaux (Caen ; 1996-....) (laboratoire) et de Université de Caen Normandie (1971-....) (établissement de préparation) .

Le président du jury était Pierre Rabu.

Le jury était composé de Jean-Michel Rueff, Nathalie Audebrand, Philippe Miele, Alain Pautrat, Julien Cardin, Bernard Raveau, Thomas Devic.

Les rapporteurs étaient Nathalie Audebrand, Philippe Miele.

mots clés

• Bidimensionnel
• Couplage magnétoélectrique
• Matériaux hybrides
• Phosphonates
• Synthèse hydrothermale
• Composés lamellaires
• Magnétisme
• Matériaux multiferroïques
• Luminescence

Résumé

Ce travail de thèse concerne l’étude de nouveaux matériaux hybrides organiques-inorganiques lamellaires magnétiques et luminescents synthétisés par voie hydrothermale. Ces matériaux ont été obtenus à partir de sels de métaux de transition de configuration électronique 3d (Cu2+, Co2+, Mn2+, Zn2+) et de molécules organiques de basse symétrie constituées d’au moins un acide phosphonique greffé sur une plateforme rigide aromatique (phényle ou naphtalène). Le choix du cation métallique ainsi que l’ajout d’autres fonctions (halogène : F, Cl, Br, I, acide carboxylique ou méthyle) sur ces systèmes cycliques ont conduit à des matériaux hybrides bidimensionnels aux architectures et propriétés physiques (luminescence, magnétisme et/ou couplage magnétoélectrique) diverses. La compréhension du lien entre les propriétés structurales et physiques de ces métallophosphonates ouvre la voie vers la conception de nouveaux matériaux multifonctionnels originaux.

mots clés

• Hybrid material
• Hydrothermal
• Lamellar
• Two-dimensional
• Magnetism
• Magnetoelectric coupling

Titre traduit

Luminescent and magnetic two-dimensional metal phosphonates : structure-properties relationships

Résumé

This PhD work deals with the study of new lamellar magnetic and luminescent organic-inorganic hybrid materials synthesized by hydrothermal process. These materials were obtained from 3d transition metal salts (Cu2+, Co2+, Mn2+, Zn2+) and low symmetric organic molecules bearing at least one phosphonic acid function grafted onto a rigid aromatic platform (phenyl or naphthalene). The choice of the metal cation as well as additional functions (halogen: F, Cl, Br, I, carboxylic acid or methyl) on these cyclic systems led to two-dimensional hybrid materials with various architectures and physical properties (luminescence, magnetism and/or magnetoelectric coupling). Understanding the interconnections between the structural and physical properties of these metal phosphonates paves the way for the design of novel multifunctional materials.