Les matériaux à transition de spin (TS) offrent de nombreuses opportunités en termes d'application dans les domaines l'électronique moléculaire, de stockage informatique, les appareils d'affichage, de l'optique non linéaire et le photomagnétisme. Parmi les différentes familles de composés à TS, nous avons choisi de travailler avec des polymères de coordination qui présentent une bistabillité proche de la température ambiante. Les choix judicieux des ligands et des contre-ions permettent de moduler les propriétés finales de ces composés, et même dans certains cas de combiner de façon synergétique des propriétés physiques différentes. Les travaux développés dans ce mémoire tentent de répondre aux différentes questions liées au défi de l'échelle nanométrique des matériaux à TS. La synthèse et l'ingénierie de matériaux inorganiques bistables, nanostructurés, avec des propriétés physiques prédictives et contrôlables sera présentée et étudier par une nouvelle technique développée au laboratoire : la diffraction optique qui est basée sur la modulation de l'indice de réfraction d'une structure périodique de motifs à transition de spin. Cette approche sera ensuite utilisée comme méthodologie de détection des molécules invitées en raison des interactions de ces molécules avec le réseau qui modifiera le signal de diffraction. Il faut noter que ces travaux de thèse s'inscrivent dans un projet ANR CHEMOSWITCH, qui vise à explorer selon une approche multidisciplinaire (chimique / physique / nanotechnologique), fondamentale et appliqué, l'effet et la sélectivité d'adsorption de gaz (ou de vapeur) sur les propriétés de transition de spin de nanomatériaux en étudiant le changement leurs propriétés optiques. Ces nano-objets pourraient faire l'objet d'applications industrielles dans le domaine des capteurs de gaz et, de façon plus exploratoire, pourraient permettre la réalisation de dispositifs pour la photonique (filtres optiques, guides d'ondes, réseaux de diffractions adressables, …). |
The spin crossover phenomenon in transition metal complexes is one of the most spectacular examples of molecular bistability. The switching between the two different electronic states of these molecules can be achieved using various external perturbations like a change of temperature or by applying an external pressure, light irradiation, pulsed magnetic field, and even a change of the concentration of chemical species around the samples. Hence the potential applications of these materials for the construction of sensor and memory devices continue to draw much attention. In our team we have succeeded to elaborate thin films[2] and nanopatterns of these materials displaying room temperature spin crossover. Different methods were developed to detect the spin crossover phenomenon in the films, but these techniques become limited when the film thickness decreases below ca. 100 nm (depending on the compound). To overcome this limitation we propose an alternative method where sensing is based on the variation of the diffracted intensity by a periodic pattern of the thin film material due to the change of the optical properties associated with the spin state change. |