Des tubes magnétiques à échelle nanométrique
Molécules-aimants et chaînes-aimants sont les principaux outils du nanomagnétisme moléculaire. Les chaînes-aimants se distinguent cependant par leur capacité à garder plus durablement leurs propriétés magnétiques. Des chercheurs de l’Institut des Sciences Chimiques de Rennes (ISCR, CNRS/Université de Rennes 1/École Nationale Supérieure de Chimie de Rennes/INSA Rennes) et de l’Université de Florence se sont servis de cette robustesse pour concevoir les premiers nanotubes magnétiques faits de chaînes-aimants. Ces travaux, détaillés dans la revue Angewandte Chemie International Edition, ont surmonté la difficulté d’organiser des nanotubes sans perdre leurs propriétés.
Le magnétisme est présent jusqu’à l’échelle nanoscopique, où il pourrait à terme servir à contrôler la matière. De nombreux travaux s’intéressent aux molécules-aimants (SMM pour single-molecule magnets), cependant leur aimantation est soumise à des régimes complexes, peu prédictibles et difficiles à contrôler. Les chimistes ont alors développé, à partir de briques moléculaires, des chaînes-aimants (single-chain magnets, SCM) aux propriétés magnétiques beaucoup plus robustes. Des chercheurs de l’Institut des Sciences Chimiques de Rennes (ISCR, CNRS/Université de Rennes 1/École Nationale Supérieure de Chimie de Rennes/INSA Rennes) et de l’Université de Florence ont complété ces travaux en concevant les premiers nanotubes supramoléculaires chiraux de chaînes-aimants.
Les scientifiques ont pour cela organisé des chaînes à base de terbium avec des ligands, eux aussi magnétiques. Des nanotubes de 4,5 nm de diamètre se forment alors à partir de onze chaînes enroulées autour d’un pore contenant du solvant. Comme ils sont en plus chiraux, c’est-à-dire qu’ils existent en deux variantes asymétriques, ils pourraient présenter un vaste panel de propriétés magnétiques, optiques ou électriques. Les nanotubes sont alignés selon une structure cristalline, ce qui maintient ces aimants à une distance qui les empêchent de se perturber entre eux. Soutenus dans le cadre d’un projet INC ÉMERGENCE et d’un Projet international de coopération scientifique (PICS), les chercheurs étudient à présent les effets de la chiralité sur les cristaux de chaînes-aimants, ainsi que les propriétés de transport de fluides dans les pores nanométriques.
Référence:
F. Houard, Q. Evrard, G. Calvez, Y. Suffren, C. Daiguebonne, O. Guillou, F. Gendron, B. Le Guennic, T. Guizouarn, V. Dorcet, M. Mannini, K. Bernot. Chiral supramolecular nanotubes of single‐chain magnets. Angew. Chem. Int. Ed. – Novembre 2019 10.1002/anie.201913019