La réalisation de dispositifs basés sur l’électronique de spin (spintronique) où une molécule magnétique est le composant actif est un objectif de premier plan dans le domaine du magnétisme moléculaire. La collaboration entre des groupes de physiciens et de chimistes, théoriciens et expérimentateurs avec le soutien du Laboratoire d’excellence NanoSaclay a permis de mettre en évidence la présence d’une bistabilité magnétique à l’échelle de la molécule individuelle. Pour ceci, les chercheurs ont greffé de manière covalente différentes molécules magnétiques (phosphonates à base de cobalt ou nickel) sur une surface ferrimagnétique d’oxyde de fer (Fe3O4). Ils ont mis en évidence, grâce à la combinaison de plusieurs techniques de caractérisation de surface, un greffage covalent d’une monocouche de molécules sur le film magnétique.
Des études de dichroïsme magnétique des rayons X sur la ligne DEIMOS du Synchrotron SOLEIL ont ensuite révélé la présence d’un couplage magnétique à l’interface molécule/film magnétique et la modification de l’anisotropie magnétique des molécules (selon le métal de transition considéré) conduisant à la présence d’un cycle d’hystérèse des molécules individuelles. Les calculs théoriques permettent de rationaliser les données expérimentales. Ces études ouvrent des perspectives de réalisation de dispositifs de spintronique moléculaire.
Référence :
Engineering the magnetic coupling and anisotropy at the molecule–magnetic surface interface in molecular spintronic devices,
V. Campbell, M. Tonelli, I. Cimatti, J.-B. Moussy, L. Tortech, Y. J. Dappe, E. Rivière, R. Guillot, S. Delprat, R. Mattana, P. Seneor, P. Ohresser, F. Choueikani, E. Otero, F. Koprowiak, V. Gopal C.hilkuri, N. Suaud, N. Guihéry, A. Galtayries, F. Miserque, M.-A. Arrio, P. Sainctavit & T. Mallah, Nature Communications 7, 13646 (2016) .
Contacts CEA-IRAMIS: Yannick Dappe (IRAMIS/SPEC/GMT), Jean-Baptiste Moussy (IRAMIS/SPEC/LNO), Ludovic Tortech (IRAMIS/NIMBE/LICSEN)
Collaboration :
- Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d’Orsay (ICMMO), CNRS, Université Paris Sud, Université Paris Saclay, 91405 Orsay, France
- IRAMIS/SPEC, UMR 3680 CEA-CNRS, Université Paris Saclay, CEA Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette, France
- 'Institut Parisien de Chimie Moléculaire (IPCM), UMR CNRS 7201, UPMC, Université Pierre et Marie Curie, F-75005 Paris, France
- Unité Mixte de Physique CNRS/Thales, 1 Avenue Auguste Fresnel, 91767 Palaiseau, France and Université Paris-Sud, 91405 Orsay, France
- Synchrotron SOLEIL, L’Orme des Merisiers Saint-Aubin—BP 48, 91192 Gif-sur-Yvette, France
- Laboratoire de Chimie et Physique Quantiques, Université de Toulouse III, 118, route de Narbonne, 31062 Toulouse, France
- PSL Research University, Chimie ParisTech-CNRS, Institut de Recherche de Chimie Paris, F-75005 Paris, France
- CEA/DEN/DANS/DPC/SCCME, Laboratoire d'Etude de la Corrosion Aqueuse, F-91191 Gif-sur-Yvette, France
- Institut de Minéralogie, de Physique des Matériaux et de Cosmochimi – IMPMC-CNRS, Université Pierre et Marie Curie, F-75005 Paris, France