Comment le magnétisme vient aux molécules et … le monde merveilleux qui sensuit Journée UdPPC Région parisienne, ESPCI, 25 juin 2008 V. Gadet, M. Verdaguer,

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1 Comment le magnétisme vient aux molécules et … le monde merveilleux qui sensuit Journée UdPPC Région parisienne, ESPCI, 25 juin 2008 V. Gadet, M. Verdaguer, F. Villain Professeur CPGE, Lycée Chaptal Paris, v.gadet@ac-paris.frv.gadet@ac-paris.fr Professeur émérite, UPMC Paris michel.verdaguer@upmc.frmichel.verdaguer@upmc.fr Ingénieur de recherche CNRS, Soleil, Gif francoise.villain@synchrotron-soleil.frfrancoise.villain@synchrotron-soleil.fr

2 Plan 1)Tout est magnétique, comment ? 2)Tout est magnétique, pourquoi ? … lélectron 3)Le chimiste au travail : magnétisme des - complexes mononucléaires et transitions de spin - complexes polynucléaires : échange et … molécules à haut spin aimants « moléculaires » anisotropie et « molécules-aimants » 4) Conclusions - Chimistes & Cº vers de nouvelles merveilles - Le merveilleux au quotidien Journée UdPPC Région parisienne, ESPCI, 25 juin 2008

3 Tout est magnétique … Comment ?

4 Introduction de nouveaux concepts de manière simple, par lexpérience Aimantation Température de Curie Domaines Pierre Curie Amphithéâtre de Physiaue 12 Rue Cuvier 1900 Journée UdPPC Région parisienne ESPCI, 25 juin 2008

5 Tout est magnétique … Comment ? Pierre Curie Annales de Chimie 7ème série, V, 1895, 289 (Thèse de P. Curie) Fonds documentaire ESPCI diamagnétique faiblement magnétique ferromagnétique

6 Diamagnétique Paramagnétique 2 Aimant Paramagnétique 1

7 Alors, merveilleux ce monde ? … oui, parce que : - Il est de nature quantique … - Il semble invisible … - Il donne lieu à des applications diverses, étonnantes et très utiles... diverses, étonnantes et très utiles... Journée UdPPC Région parisienne, ESPCI, 25 juin 2008

8 monde macroscopique monde atomique ou moléculaire monde « merveilleux » quantique mètre …nano mètre … mole …molécule … 1 / 1 000 000 000 = 10 -9 110 +23

9 N S Monde macroscopique Les champs magnétique, électrique et de gravité sont tous invisibles … Comment révéler le champ magnétique créé par un aimant permament ?

10 Une expérience pionnière de Michael Faraday « Faraday lines of forces » mettant en évidence le champ magnétique N S Communication du Prof. Peter Day, RIGB Londres ; Voir aussi : The Philosophers Tree,The Institute of Physics Publishing, Bristol, 1999 Monde macroscopique à laide de poudre de fer …

11 Un aimant crée un champ magnétique … révélé par la limaille de fer ou par dautres petits aimants Lignes de champ Comm. Prof. F. James, RIGB Londres

12 Quest-ce qui est aimant ? Quest-ce qui ne lest pas ? Laimantation

13 Champ magnétique appliqué H aimant Aimantation Rémanente Champ Coercitif Aimantation : comment se comportent les objets dans un champ magnétique ? Aimantation M (comment ils deviennent « aimantés ») « dur » M = -(G/H) T,P 0

14 Aimantation : comment se comportent les objets dans un champ magnétique ? Champ magnétique appliqué H aimant Aimantation M (comment ils deviennent « aimantés ») « doux » M = -(G/H) T,P Aimantation Rémanente Champ Coercitif

15 Température de Curie La vie quotidienne fourmille daimants utiles … Pierre Curie Amphithéâtre de Physiaue 12 Rue Cuvier 1900

16 Tout est magnétique … Comment ? Pierre Curie Annales de Chimie 7ème série, V, 1895, 289 (Thèse de P. Curie) Fonds documentaire ESPCI

17 Les moments magnétiques sordonnent à la température de Curie … Solide paramagnétique : agitation thermique (kT) plus forte que linteraction (J) entre molécules Solide magnétiquement ordonné agitation thermique (kT) plus faible que linteraction (J) entre molécules Un ensemble de molécules / atomes : kT << JkT >> J T C kT J Température d ordre magnétique ou Température de Curie

18 Ordre magnétique : ferro-, antiferro- et ferri-magnétisme + = Ferromagnétisme : Moments magnétiques identiques et parallèles + = 0 Antiferromagnétisme : Moments magnétiques identiques et anti-parallèles + = Ferrimagnétisme (Néel) : Moments magnétiques différents et anti-parallèles

19 Température de Curie Phase Paramagnétique Aimant (Ordonné) Aimantation en fonction de la température

20 Ordre Magnétique : Température de Curie … … un démonstrateur lumière Voir le film consacré au dispositif « aimant oscillant »

21 Domaines « de Weiss » Comment se comportent les aimants ?

22 S N nombreux ensembles de « domaines » nombreux ensembles de moments magnétiques atomiques Monde macroscopique en regardant de plus près …

23 multidomaines Nucléation, propagation et annihilation de parois de domaines Domaine unique Rotation uniforme curling Moment magnétique Effet tunnel quantique, Interference quantique Wolfgang Wernsdorfer, Grenoble Aimants permanents Particules microniquesSpins individuelsClusters NanoparticulesClusters moléculaires Physique : Macroscopique Mesoscopique Nanoscopique

24 Pause Remarques de méthode sur une conférence sur une conférence« expérimentale » Journée UdPPC Région parisienne, ESPCI, 25 juin 2008

25 expériences Pourquoi des expériences ? Journée UdPPC Région parisienne, ESPCI, 25 juin 2008 magnétisme Pourquoi des expériences en magnétisme ? Pourquoi des expériences en magnétisme moléculaire magnétisme moléculaire ?

26 Objectifs ? 1) Information de lhomme de la rue 2) Ici : vous convaincre que lexpérience est possible à réaliser dans votre classe … 3) Attirer de bons étudiants vers les sciences … Journée UdPPC Région parisienne, ESPCI, 25 juin 2008

27 Tout est magnétique … Pourquoi ?

28 Electron : corpuscule et onde Fonction donde Hokusai, la grande vaque à Kanagawa

29 l = 0123 s p d Représentation angulaire Electron : corpuscule et onde Fonction donde ou « orbitale » n, l, m l …

30 Vacant Doublement occupé Orbitales Diagramme dénergie Simplement occupé Electron : cest aussi un niveau dénergie Schrödinger : H( ) = E. Principe 1 (construction - Aufbau- ) : occuper dabord les niveaux les plus bas

31 Electron : orbitale et spin ! Simplement occupé Up Down « Paramagnétique » m S = ± 1/2

32 Electron : orbitale et spin ! Doublement occupé S = 1/2 - 1/2 = 0 « Diamagnétique » Principe 2 : pas plus de DEUX électrons par niveau (orbitale) avec des spins différents ! (principe dexclusion de Pauli)

33 Alors, les molécules ?

34 Les molécules sont souvent considérées comme des créatures isolées, non magnétiques … Dihydrogène Diamagnétique Spin S = 0

35 N 2 Diamagnétique

36 Le diazote est une molécule diamagnétique p x p y p z N A E N-N N B diamagnétique, spin S = 0 Tous les électrons sont appariés dans des liaisons, la molécule est très stable NB : Les spécialistes veilleront à inverser le niveau et les niveaux

37 On verse du diazote liquide Le diazote liquide nest pas attiré diamagnétique

38 O 2 Paramagnétique O 2 Liquide Quand le dioxygène est dans son état fondamental il a un spin S=1 (triplet) Sa réactivité est faible

39 Principe 3 (de Hund) : létat le plus stable est celui où le spin est maximum Si 2 électrons et 2 orbitales ? Embarras du choix ! S = 1/2 + 1/2 = 1 « Paramagnétique » S = 1/2 - 1/2 = 0 « Diamagnétique »

40 Le dioxygène que nous respirons en permanence est une molécule magnétique paramagnétique, spin S : 1/2 + 1/2 =1 Deux des électrons ont des moments magnétiques parallèles Ils conditionnent la vie aérobie et permettent notre existence dêtres humains Orbitales moléculaires π orthogonales

41 Le dioxygène liquide est attiré O 2 est paramagnétique

42 (Une parenthèse sur la couleur du dioxygène liquide) 10 litres de dioxygène liquide Pourquoi le dioxygène liquide est bleu ?

43 E.A. Ogryzlo, J. Chem. Ed. 1965, 42, 847-8 = 13195 cm -1 = 7918 cm -1 1 g 1 g + 3 g - La couleur bleue du dioxygène est due aux transitions électroniques qui excitent les molécules de létat fondamental triplet vers les états singulets.

44 Ces transitions sont interdites dans le dioxygène gazeux et interviennent dans linfra-rouge [7918 cm -1 ( 1 g ) et 13195 cm -1 ( 1 g + ) ]. En phase condensée, un seul photon peut exciter une paire de molécules ce qui nécessite labsorption dune énergie dans le visible (rouge- jaune-vert), par exemple : 2O 2 ( 3 g - ) + h 2O 2 ( 1 g ) = 15800 cm -1 i.e. = 631.2 nm 2O 2 ( 3 g - ) + h O 2 ( 1 g ) + O 2 ( 1 g + ) = 21100 cm -1 i.e. = 473.7 nm N.N. Greenwood and A. Earnshaw, Chemistry of the elements, Butterworth, 2ème edition, Oxford 1997, p. 606-7

45 Quand le dioxygène est dans un état excité il peut devenir un singulet (spin S=0) et une étrange réactivité apparaît, parfois utile (ver luisant …) Chimiluminescence du luminol O 2 singulet

46 dioxygène singulet (spin S=0) Ver luisant … Source des documents : Nassau et Alvarez luminol

47 Des édifices moléculaires plus sophistiqués, les complexes métalliques formés à partir dions de transition et de molécules sont capables de porter jusquà cinq voire sept électrons ayant des moments magnétiques alignés.

48 Plan 1)Tout est magnétique, comment ? 2)Tout est magnétique, pourquoi ? … lélectron 3)Le chimiste au travail : magnétisme des - complexes mononucléaires et transitions de spin - complexes polynucléaires, échange et - molécules à haut spin - aimants « moléculaires » anisotropie et « molécules-aimants » 4) Conclusions - Chimistes & Cº vers de nouvelles merveilles - Le merveilleux au quotidien Journée UdPPC Région parisienne, ESPCI, 25 juin 2008

49 Le chimiste au travail … 1) Complexes mononucléaires déléments de transition déléments de transition

50

51 E 5 orbitales d Occupation Partielle Paramagnétisme Conductivité x 2 -y 2 z 2 yzxzxy z x y Electrons non appariés Eléments Transition

52 Complexe ML 6 « mononucléaire » E Eclatement des niveaux dénergie

53 Une manifestation indirecte de la présence d électrons célibataires : la couleur des complexes

54 Les complexes des ions de transition présentent souvent de belles couleurs dues essentiellement à léclatement des niveaux d Couleurs dans leau h

55 Les complexes des ions de transition présentent souvent de belles couleurs dues essentiellement à léclatement des niveaux d Couleurs dans leau h h

56 h h h h Les complexes des ions de transition présentent souvent de belles couleurs dues essentiellement à léclatement des niveaux d

57

58 Une manifestation directe de la présence d électrons « célibataires » : le magnétisme, révélé par linteraction avec un champ magnétique

59 Importance de « léclatement » ? Haut Spin L = H 2 O [C 2 O 4 ] 2- Spin faible L = CN- Champ faibleChamp fortChamp intermédiaire Transition de Spin Dépendant de la Température

60 K 4 [Fe II (CN) 6 ] K 3 [Fe III (CN) 6 ] (NH 4 ) 2 Fe II (SO 4 ) 2 Diamagnétique, spin 0 Paramagnétique, spin 1/2 Paramagnétique, spin 2 S=2 S=0 S=1/2

61 Aimantation : comment se comportent les objets dans un champ magnétique ? macro Aimantation M (comment ils deviennent « aimantés ») Champ magnétique externe H aimantparamagnétique M = H, > 0 diamagnétique M = H, < 0 = +(M/H) T,P = -( 2 G/H 2 ) T,P

62 En jouant avec les ligands, le chimiste peut contrôler létat de spin (magnétisme)

63 [Fe II (H 2 O) 6 ] 2+ Vert pale Fe II (o-phen) 3 ] 2+ Rouge éclatant 6 électrons d S=2 S=0 Ligand (phen)

64 Hystérésis permet la bistabilité du système et lutilisation dans afficheurs, mémoires … Transition de Spin et changement de couleur

65 Transition de Spin Une « Chaîne » dion Fe(II) avec transition de spin Ligand : triazole substitué (R) ; chaîne isolée par les contre-ions Groupes : Leiden, Mayence, Kojima, O. Kahn, C. Jay, Y. Garcia, ICMC Bordeaux 4+

66 Loi de Curie M T n(n+2) M T n(n+2) n, nombre délectrons « célibataires »

67 Domaine de bistabilité Le système « se rappelle » de son passé thermique ! Température ambiante O. Kahn, C. Jay and ICMC Bordeaux Rouge Blanc 3 0 Transition de Spin

68 Produit venant de haute température Produit venant de basse température Demonstrateur de Transition de spin (Jean-François Letard, ICMC Bordeaux). Les échantillons présentés ont été synthétisés en travaux pratiques par des étudiants de lUPMC, à Paris Merci à C. Roux, C. Train et A. Proust S=0S=2

69 O. Kahn, C. Jay et ICMC Bordeaux.La Recherche, 1994 De la molécule au matériau et au dispositif …

70 Plan 1)Tout est magnétique, comment ? 2)Tout est magnétique, pourquoi ? … lélectron 3)Le chimiste au travail : magnétisme des - complexes mononucléaires et transitions de spin - complexes polynucléaires, échange et - molécules à haut spin - aimants « moléculaires » anisotropie et « molécules-aimants » 4) Conclusions - Chimistes & Cº vers de nouvelles merveilles - Le merveilleux au quotidien Journée UdPPC Région parisienne, ESPCI, 25 juin 2008

71 Le chimiste au travail … 2) Complexes polynucléaires échange et molécules à haut spin échange et molécules à haut spin

72 Les chimistes savent-ils comment orienter les spins des électrons situés sur des atomes voisins, parallèles ou antiparallèles ?

73 Comprendre …

74 pourquoi les spins de deux électrons (S = 1/2) sur des centres voisins sorientent : Pour obtenir des composés magnétiques … antiparallèles ? S=O ou parallèles ? S=1

75 Intégrales dinteraction H = h(1) + h(2) + e 2 /r 12 Hamiltonien : répulsion entre deux électrons situés à r 12 h(i) hamiltonien effectif agissant sur lélectron i 12 Deux électrons 1 et 2 sur deux centres A et B |b> ou b|a> ou a Monoélectronique S(i) = Résonance (> 0) (< 0) Recouvrement ß(i) = Biélectronique (> 0) Echange k= (> 0)

76 Orthogonalité O2O2 Hund J = 2 k + 4ßS >0 <0

77 Recouvrement O2O2 Hund Orthogonalité J = 2 k + 4ßS >0 <0 H2H2 Aufbau N2N2

78 Fleurs de votre jardin Dites-le avec des fleurs (chercher lorbitale) isolée Recouvrement latéral ( ) Recouvrement axial ( ) Orthogonalité

79 Michel Ange, Chapelle Sixtine, Rome Les interactions déchange peuvent être très faibles … ordre de grandeur : cm -1 ou Kelvins … ordre de grandeur : >> 150 kJ mol -1 … Liaisons « Chimiques » Solides ! Interactions déchange Energie

80 Les électrons célibataires … C NN O O R π * OONNC Nitronylnitroxyde niveau simplement occupé occupent des orbitales frontières Monoxyde dazote NO π*π* N O O π*π* Dioxyde dazote NO 2 … qui sont des orbitales antiliantes !

81 Electron : orbitale et spin ! Simplement occupé Up Down « Paramagnétique » m S = ± 1/2

82 Dimérisation de NO 2 Ce quil faut éviter … apparier les électrons « magnétiques »

83 N O O N O O N O O N O O appariement des électrons, liaison ! DIA-magnétique ! Orbitale Interprétation(s) Équilibre : Thermodynamique Exothermique 2 NO 2 N2O4N2O4 Brun incolore 1 2

84 (& ºNO) N2O3N2O3 ºNO 2 + N 2 O 4 N2O4N2O4 2 ºNO 2 RT T T

85 Un bel artefact En présence de NO dans le tube : NO 2 + NO N2O3N2O3 Réaction : Brun 1 2 Bleu Vert Incolore

86 Agir …

87 5 Å Interaction négligeable ! Cu(II)

88 5 Å Cu(II) Interaction orbitale … Ligand

89 A B Quel ligand ? Pourquoi pas … le cyanure, C N - … Ligand Museo nacional dos azulejos, Lisbonne C N

90 Ligand Cyanure Ligand amical : petit, dissymétrique, forme des complexes stables Attention : dangereux, en milieu acide, donne HCN, gaz mortel C N -

91 Complexes homométalliques dinucléaires « µ-cyano »

92 Composés Modèles Cu(II)-CN-Cu(II) Recouvrement : couplage antiferromagnétique …

93 Cr(III) Ni(II) NB : Un ligand dissymétrique permet dobtenir des complexes hétérométalliques stables … « qui se ressemble sassemble …» … Complexes hétérométalliques dinucléaires « µ-cyano »

94 Complexe polynucléaire, stratégie de synthèse Cœur hexacyanométallate Base de Lewis Complexe Mononucléaire Acide de Lewis Complexe Polynucléaire + 6 2+ 9+ 3-

95 un complexe hexacyanochromate ? Cr(III) [Cr III (CN) 6 ] 3- Où sont les électrons dans K 3 [Cr III (CN) 6 ] courtoisie V. Marvaud

96 M-C N-M' Exemple : Cr(III) (t 2g ) 3 J F Ni(II),(e g ) 2 Complexe polynucléaire, stratégie ferromagnétique Cr(III)Ni(II) 6 S = 6x1+3/2 = S = 15/2 Ferromagnétisme ? Orthogonalité !

97 Cr(III)Mn(II) 6 S = 6x5/2 - 3/2 = S = 27/2 Antiferromagnétisme ? Recouvrement ! Cr(III) (t 2g ) 3 J AF Mn(II) (t 2g ) 3 Exemple Complexe polynucléaire, stratégie ferrimagnétique M-C N-M'

98 CrCu6 S = 9/2 CrNi6 S = 15/2 CrMn6 S = 27/2 Hexagonal R -3 a = b = 15,27 Å; c = 78,56 Å a = b= 90°; g = 120°; V = 4831 Å 3 Hexagonal R -3 a = b = 15,27 Å; c = 41,54 Å a = b= 90°; g = 120°; V = 8392 Å 3 Hexagonal R -3 a = b = 23,32 Å; c = 40,51 Å a = b= 90°; g = 120°; V = 19020 Å 3 … Complexes heptanucléaires à haut spin Marvaud et al., Chemistry, 2003, 9, 1677 and 1692

99 Plan 1)Tout est magnétique, comment ? 2)Tout est magnétique, pourquoi ? … lélectron 3)Le chimiste au travail : magnétisme des - complexes mononucléaires et transitions de spin - complexes polynucléaires, échange et - molécules à haut spin - aimants « moléculaires » anisotropie et « molécules-aimants » 4) Conclusions - Chimistes & Cº vers de nouvelles merveilles - Le merveilleux au quotidien Journée UdPPC Région parisienne, ESPCI, 25 juin 2008

100 Le chimiste au travail … 3) Complexes polynucléaires trimensionnels échange et aimants échange et aimants à « précurseurs moléculaires » à « précurseurs moléculaires »

101 Bleu de Prusse De la molécule au solide … Une saga..

102 1704 … Diesbach, drapier à Berlin … … prépare un pigment bleu « bleu de Prusse » … connu comme le premier composé de coordination 2004 : 3 siècles !

103 Chimie de coordination classique … Fe 2+ aq + 6CN - aq [Fe(CN) 6 ] 4- aq Complexes utilisés comme ligands, ou « briques » + Interaction Acide-Base de Lewis + [4-] [3+] 3[Fe(CN) 6 ] 4- aq + 4Fe 3+ aq {Fe 4 [Fe(CN) 6 ] 3 } 0 15H 2 O

104 Chimie de coordination classique … 3[Fe(CN) 6 ] 4- aq + 4Fe 3+ aq {Fe 4 [Fe(CN) 6 ] 3 } 0 15H 2 O

105 Cyanotypes Portrait de Pierre et Marie Curie, ACPC, Musée Curie, Paris, Cyanotypes by F. Villain, CIM2, UPMC

106 Cyanotypes Einstein a portrait, Cyanotypes by F. Villain, CIM2, UPMC

107 T C z |J| z : nombre de voisins magnétiques |J| : constante de couplage entre plus proches voisins T C = 5.6 K Propriétés magnétiques du Bleu de Prusse Néel, 1948

108 Analogues Ferromagnétiques du bleu de Prusse … T C z |J| T C >> 5.6 K J Ferro > 0 Orthogonalité

109 T C z |J| T C >> 5.6 K J Antiferro < 0 Recouvrement … Analogues Ferrimagnétiques du bleu de Prusse …

110 V 4 [Cr(CN) 6 ] 8/3.nH 2 O T C à température ambiante sur une base rationnelle ! Gadet et al., J.Am. Chem. Soc. 1992Mallah et al. Science 1993Ferlay et al. Nature, 1995

111 Un aimant à température ambiante, bleu, transparent, de faible densité

112 En 2006 … analogues magnétiques utilisés comme … … dispositifs et démonstrateurs Voir le film consacré au dispositif « interrupteur magnétique »

113 12 Ruban de Torsion Flag Diode LEDs AimantPermanent T>T C VCr Analogue BP Bras de levier T amb >T C DELs 1 1 Drapeau

114 Diode 2 2 Ruban de Torsion AimantPermanent T>T C VCr Analogue BP Bras de levier T amb >T C DELs Drapeau

115 12 Ruban de Torsion Flag Diode LEDs AimantPermanent T>T C VCr Analogue BP Bras de levier T amb >T C DELs 1 1 Drapeau

116 Diode 2 2 Ruban de Torsion AimantPermanent T>T C VCr Analogue BP Bras de levier T amb >T C DELs Drapeau

117 … un autre démonstrateur Aimant Permanent Echantillon (MM) Chauffage Réalisation : G. Keller, F, Villain, N. Galvez

118 En 2006 … analogues magnétiques utilisés comme … … dispositifs et démonstrateurs Voir le film consacré au dispositif « aimant tournant »

119 … un autre démonstrateur Réalisation : G. Keller, F, Villain, N. Galvez Voir le film consacré aux dispositifs

120 Plan Tout est magnétique, comment ? Tout est magnétique, pourquoi ? … lélectron Le chimiste au travail : magnétisme des - complexes mononucléaires et transitions de spin et transitions de spin - complexes polynucléaires, échange et molécules à haut spin molécules à haut spin aimants « moléculaires » aimants « moléculaires » anisotropie et « molécules-aimants » anisotropie et « molécules-aimants » 4) Conclusions - Chimistes & Cº vers de nouvelles merveilles - Le merveilleux au quotidien Journée UdPPC Région parisienne, ESPCI, 25 juin 2008

121 Le chimiste au travail … Complexes polynucléaires anisotropie et molécules-aimants anisotropie et molécules-aimants

122 Molécules-aimants sans interaction entre les molécules ! Molécules à haut spin anisotropes Renversement de laimantation DS z 2 Barrière danisotropie E - S z S z +S z 0 DS z 2 0-2-4+2+4 Barrière danisotropie Effet Tunnel Activation thermique

123 [Mn 12 O 12 (CH 3 COO) 16 (H 2 O) 4 ].2CH 3 COOH.4H 2 0 Mn(IV) Mn(III) Ion Oxyde Carbone ou Mn 12 Courtoisie : D.Gatteschi and R. Sessoli S=2 S=3/2 S =8x2 -4x3/2 =10

124 Mn12 est un aimant dur Bistabilité : à champ zéro laimantation peut être positive ou négative selon l histoire de léchantillon Champ coercitif Aimantation rémanente Aimantation / µ B Champ magnétique

125 Niveaux dénergie à létat fondamental H = 0 M=±10 M=±9 M=±8 S = 10

126 A basse température, le champ peuple létat M = -S M=-S M=S Niveaux dénergie dans un champ magnétique H 0 S -S

127 M H Mn12 est un aimant dur + Marches dans la courbe daimantation M saturation H coercitif M rémanente

128 Effet Tunnel Résonnant pour H = nD/g B H = nD/g B M=-S M=S

129 M H Effet TunnelMarches :

130 Pas dEffet Tunnel Résonnant avec un champ magnétique parallèle à z H nD/g B M = -S M = S

131 M H Plateaux : pas d effet tunnel

132 Lun des rêves … Surface Pointe magnétique H 10 nm Haut Spin "down" Haut Spin "down"

133 Surface Pointe magnétique H 10 nm Haut Spin "down" Haut Spin "down" Lun des rêves …

134 … stockage de l information au niveau moléculaire ! Surface Pointe magnétique H 10 nm Haut Spin «up» Haut Spin "down" Lun des rêves …

135 Nanosciences … … un défi pour les chimistes et leurs amis … Surface H 10 nm Haut Spin «up» Haut Spin "down"

136 Le chimiste et ses amis, physiciens, ingénieurs vers de nouvelles merveilles … Conclusions

137 NOUVEAUX OBJETS MAGNETIQUES Molécules à haut spin Aimants à haute T C Photo-Aimants Aimants Chiraux Chaînes-Aimants

138 BEAUX OBJETS Molécules à haut spin Aimants à haute T C Photo-Aimants Aimants Chiraux Chaînes-Aimants

139 NOUVELLES PROPRIETES k Id+Id+ Id-Id- k Unpolarised light d k.M 0 2 4 812162024 Temperature /K h H M Molécules à haut spin Aimants à haute T C Photo-Aimants Aimants Chiraux Chaînes-Aimants

140 Transition de Spin réversible induite par une seule impulsion Laser avec {Fe(C 4 H 4 N 2 )[Pt(CN) 4 ]} à la température ambiante Transition de Phase Photo-induite à lambiante A. Bousseksou et al. Angewandte Chemie 2005 A. Bousseksou, Private communication

141 Transition de Spin vers le nano Courtoisie A. Bousseksou

142 Wolfgang Wernsdorfer et al. Nature Nanotechnology, 2007 First issue Nouveaux outils : du SQUID au micro-SQUID et au nano-SQUID

143 Schéma détudes sur une molécule à laide dun SQUID à nanotube de carbone Nouveaux outils : du SQUID au micro et au nano-SQUID

144 Observation sur une molécule de C60 Nouvelles observations : états singulet et triplet dune molécule de C60 N. Roch, S., V. Bouchiat, W. Wernsdorfer et F. Balestro, Nature 453, 633-637, 29 may 2008

145 à quoi ça sert ? …

146 Magnétisme : immenses applications … Le Monde 29 mai 2007

147 O 2, la vie ! … Magnétisme moléculaire : applications vitales … Fe 2+HSLS

148 Lévitation dun globe terrestre … Le monde a besoin de soins ….

149 Rolf Lichtenstein, Chemistry for Peace II, Musée Noyori, Université de Nagoya Chemistry for Peace Chimie pour la paix