Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay

Laboratoire de Chimie Inorganique - LCI

Nanosystèmes Magnétiques

Talal Mallah, Laure Catala
Yoann Prado, Florence Volatron, Gurvan Magadur, Youssouf Raza


Projets :

 

-contrôle et modulation de l’anisotropie magnétique : théorie et expérience

à ce jour, la rationalisation de l’amplitude et de la nature de l’anisotropie magnétique ont été réalisées grâce à des méthodes de calcul semi empirique qui fonctionnent parfaitement bien. Notre objectif est de pouvoir aller plus loin et prédire les propriétés d’anisotropie grâce à des calculs ab initio sans hypothèses préalables. Une synergie entre expérience et théorie en utilisant une approche théorique multiéchelle semble intéressante et devrait permettre in fine de prévoir les températures de blocage des nanoaimants moléculaires (coll. J.-P. Malrieu, N. Guihéry, IRSAMC, Toulouse).

-spintronique moléculaire

il s’agit de créer à l’échelle nanométrique des molécules capables de stocker de l’information adressables grâce à une synergie entre leurs propriétés magnétiques et de transport électronique. Pour ce faire, nous allons réaliser :

*l’autoassemblage de molécules magnétiques sur nanotubes de carbone (coll. P. Mialane, Institut Lavoisier, Versailles), sur surfaces conductrices et sur surfaces ferromagnétiques à forte polarisation de spin.

*la mise en évidence de l’effet Kondo et la modulation du transport électronique sur une assemblée de nanotubes et sur un nanotube unique (coll. J.-Ph. Bourgoin, CEA-Saclay et W. Wernsdorfer, Institut Néel, Grenoble).

*l’exploration du magnétisme d’une molécule unique par un nano-SQUID élaboré  avec un nanotube fonctionnalisé par des molécules magnétiques (coll. W. Wernsdorfer, Institut Néel, Grenoble).

*la mise en évidence de la bistabilité au sein d’une molécule unique sous l’effet d’un champ électrique par microscopie STM (coll. F. Charra, CEA-Saclay, N. Guihéry pour les calcules théoriques, IRSAMC, Toulouse).

- vers une multifonctionnalité à l’échelle nanométrique

les objectifs de ce projet sont:

*le contrôle et la modulation de la taille et de la forme de nanoparticules de coordination à ponts cyanures (analogues de bleu de Prusse, dérivés d’octacyanométallates…) de type « cœur-multicoquilles » à propriétés multiples (magnétiques, photomagnétiques, à transition de spin, à transfert de charge)

*l’étude de l’effet de taille sur la coopérativité des propriétés de réseaux fonctionnels (à transition de spin, photomagnétiques, magnétiques) et combinaison de ces propriétés à l’échelle nanoscopique afin de faire émerger de nouvelles fonctionnalités modulables et adressables.

-nouveaux agents de contraste à forte relaxivité

il s’agit d’un nouveau projet que l’on souhaite développer durant le prochain quadriennal. La relaxivité, qui quantifie l’efficacité d’un agent de contraste, est directement liée à l’échange des molécules d’eau liées à l’ion Gd(III) paramagnétique avec celles du milieu. À l’heure actuelle, les nanoparticules à base de Gd (oxydes, phosphates…) présentent une activité majoritairement liée aux ions Gd(III) localisés en surface. Les nanoparticules de réseaux de coordination offrent une alternative intéressante puisqu’il est possible d’exploiter leur porosité, modulable par la nature des ligands pontants, afin que tous les ions Gd(III) soient accessibles aux molécules d’eau du milieu. L’échange entre ces molécules d’eau et celles liées aux ions Gd(III) au sein des particules poreuses, combiné au temps de corrélation rotationnel élevé, devraient conduire à une importante exaltation de la relaxivité. Des particules à forte porosité protégées par une coquille biocompatible seront élaborées au laboratoire pour tester ce nouveau concept. Les études de relaxivité devraient être réalisées en collaboration avec les équipes d’O. Tillement (LPCML, Lyon). et de P. Perriat (INSA, Lyon).

 

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