Systèmes magnétiques de basse dimensionnalité
Nous développons différentes techniques permettant une analyse quantitative des interactions magnétiques dans les composés de basse dimensionnalité (0D, 1D, 2D) à partir du paramétrage des mesures magnétiques expérimentales.[1–4] Nous avons particulièrement étudié les hydroxynitrates de métaux de transition qui se sont avérés être de très bons composés modèles pour comprendre les effets de dimensionnalité (structurale et de spin) et d’anisotropie sur le comportement de systèmes magnétiques 1D ou 2D à interactions en compétition. Ce type d’analyse des liens entre structure et propriété s’étend aux réseaux de coordination variés (du complexe isolé aux MOFs) synthétisés dans notre équipe ou intéressant des collègues d’autres laboratoires.[5–8] Certaines expressions littérales de la susceptibilité magnétique pour des chaînes complexes ont été établies et sont utilisées dans la littérature. Notre approche est parfois complétée par des calculs DFT de la structure électronique du solide.
Vue de la structure de [Ni3(µ3-OH)2((k1–k1)-(k1–k1)-µ4-TDC)2(H2O)4]n le long de a (gauche) et variation thermique de la susceptibilité magnétique (le trait plein correspond au meilleur paramétrage) (milieu). Schéma des interactions considérées dans le modèle de chaîne utilisé pour le paramétrage (droite).[9]
Vues de la structure de [Cu3(C12H25SO4)2(CH3COO)2(OH)2(H2O)2]n (haut-gauche) et schéma des interactions considérées dans le modèle de chaîne utilisé pour le paramétrage (bas-gauche). Variation thermique de la susceptibilité magnétique (le trait plein correspond au meilleur paramétrage) (droite).[10]
Systèmes moléculaires isolés, couplages magnétiques et relaxation lente de l’aimantation
Une partie de nos activités consiste à étudier les propriétés magnétiques de systèmes moléculaires discrets, pour déterminer les paramètres de couplage et d’anisotropie magnétiques et l’éventuelle relaxation lente de l’aimantation. Ces études sont menées en collaboration avec différents collègues en France ou à l’étranger.
Ainsi, en collaboration avec Emilie Delahaye (LCC, Toulouse) nous avons pu étudier les propriétés magnétiques d’un complexe de Dy(III) de formule [BiCNIm]3[DyCl6] où BiCNIm est le ligand 1,3-bis((cyanomethyl)imidazolium). La sphère de coordination de l’ion Dy(III) est uniquement formée par des ions chlorure. Ce composé présente un phénomène de relaxation lente de l’aimantation, qui implique des mécanismes Orbach, Raman et QTM.[11]
Vue de la sphère de coordination du Dy(III) dans le composé [BiCNIm]3[DyCl6] (gauche). Susceptibilité en quadrature de phase mesurée sous un champ statique de 500 Oe à différentes températures (droite).[11]
En collaboration avec V. Chandrasekhar (Kanpur, Inde), nous nous intéressons aux propriétés de relaxation lente de l’aimantation dans des composés 4f, et 3d-4f.[12–14]
Vue de la structure des composés [Ln2(LH)2(μ2-Piv-k2O,O′)2(NO3-k2O,O′)2] (Piv = acide pivalique (acide triméthyle-acétique), LH2 = 2-hydroxy-3-methoxybenzylidene)acetohydrazide, Ln = Dy3+, Gd3+, Ho3+, Tb3+) (gauche), courbes Cole-Cole pour le composé Dy, sous champ statique nul (milieu), temps caractéristique de relaxation de l’aimantation (t), en fonction de 1/T.[13]
[1] J.-M. Rueff, N. Masciocchi, P. Rabu, A. Sironi, A. Skoulios, Chem. Eur. J. 2002, 8, 1813–1820.
[2] J. Souletie, P. Rabu, M. Drillon, in Magnetism: Molecules to Materials V (Eds.: J.S. Miller, M. Drillon), Wiley-VCH, Weinheim, 2005.
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[11] N. Benamara, M. Diop, C. Leuvrey, M. Lenertz, P. Gilliot, M. Gallart, H. Bolvin, F. Setifi, G. Rogez, P. Rabu, E. Delahaye, Eur. J. Inorg. Chem. 2021, 2021, 2099–2107.
[12] P. Bag, A. Chakraborty, G. Rogez, V. Chandrasekhar, Inorg. Chem. 2014, 53, 6524–6533.
[13] S. Biswas, S. Das, G. Rogez, V. Chandrasekhar, Eur. J. Inorg. Chem. 2016, 3322–3329.
[14] J. Goura, R. Guillaume, E. Rivière, V. Chandrasekhar, Inorg. Chem. 2014, 53, 7815–7823.