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Chimie de Coordination d’Architecture Magnétique

publié le , mis à jour le

Nos activités de recherches sont centrées sur l’ingénierie d’architectures à base de complexes de métaux de transition (d et f) pour l’élaboration de matériaux moléculaires magnétiques. C’est un domaine de recherche très actif, à l’interface de la chimie et de la physique, qui ouvre la voie à des applications de haute technologiques dans le domaine du traitement de l’information.

L’obtention de tels systèmes de façon rationnelle, qui reste un véritable défi, s’appuie sur notre expertise forte en chimie de coordination qui nous permet d’élaborer, pratiquement à façon, des architectures complexes depuis la molécule isolée de nucléarité variable jusqu’aux réseaux de coordination 1D, 2D ou 3D. Elle s’appuie également sur celles complémentaires en cristallographie et en électrochimie pour la compréhension des relations entre propriétés magnétiques (anisotropie et couplage magnétique) et structures moléculaires, cristallines et électroniques pour l’étude desquelles nous sommes bien équipés. Ces informations magnéto-structurales nous permettent d’affiner la stratégie de synthèse pour aller vers des systèmes fonctionnels.

Les architectures magnétiques qui nous intéressent recouvrent les aimants à base moléculaire et les molécules-aimants. Au-delà et compte tenu de notre maîtrise de la chimie de coordination une part de nos activités concerne des systèmes présentant des propriétés de luminescences et aussi des bio-complexes à usage thérapeutique.


Aimants à base moléculaire
(Pr. Dominique Luneau)

Ce sont des réseaux de coordination. Le magnétisme qui en résulte est une propriété de l’état solide et donc de type conventionnel. Notre approche dans ce domaine repose sur l’utilisation de radicaux libres nitronyl nitroxyde comme ligands pontant.
En fonctionnalisant les radicaux par des groupes benzimidazole et imidazole nous obtenons avec le manganèse(II) des polymères de coordination 2D dans lesquels métaux et radicaux alternent et qui constituent les feuillets de structures lamellaires entre lesquels s’intercale des anions. Dans le cas du groupe benzimidazole les composés sont des aimants avec des températures de Curie relativement élevées (Tc=55 K). Dans le cas du groupe imidazole les composés présentent un phénomène de tautomérisme de valence thermo-induit permettant d’envisager des matériaux commutable. De façon remarquable l’ensemble des composés cristallisent dans des groupes d’espace chiraux.

D. Luneau, A. Borta, Y. Chumakov, J-F. Jacquot, E. Jeanneau, C. Lescop, P. Rey. Molecular magnets based on two-dimensional Mn(II)–nitronyl nitroxide frameworks in layered structures, Inorg. Chim. Acta 2008, 361, 3669-3676.
http://lmi.cnrs.fr/IMG/tif/2d.tif


Molécules-aimants
(Dr. Guillaume Pilet, Pr. Dominique Luneau)

Ce sont des molécules complexes isolées possédant un moment magnétique élevé avec une forte anisotropie magnétique. Le magnétisme qui en résulte n’est pas une propriété de l’état solide mais de la molécule unique et de type quantique. Notre approche dans ce domaine repose sur l’élaboration de complexes avec un ou plusieurs centres métalliques magnétiques (d ou f) connus pour instiller l’anisotropie magnétique. Le choix et la conception des ligands est primordiale car ils doivent permettre d’assembler les ions métalliques pour conduire à un spin résultant élevé et une forte anisotropie magnétique au niveau de la molécule tout en isolant celles-ci. Pour ce faire nous utilisons différents types de ligand (-dicétones, scorpionate, calixarène, …).
Systèmes à base de β-dicétones fonctionnalisées et métaux 4f.
Les ligands de type β-dicétone sont des synthons organiques facilement fonctionnalisables qui permettent le greffage d’entités (i) aidant au contrôle de la nucléarité de l’objet moléculaire multifonctionnel final et (ii) exacerbant les propriétés de molécule-aimant et de luminescence du cœur inorganique 4f.

S. Petit, F. Baril-Robert, G. Pilet, C. Reber, D. Luneau, Dalton Trans., 2009, 6809-6815.
D. Guettas, C. M. Balogh, C. Sonneville, Y. Malicet, F. Lepoivre, E. Onal, A. Fateeva, C. Reber, D. Luneau, O. Maury, G. Pilet, Eur. J. Inorg. Chem., soumise

https://www.researchgate.net/profile/Guillaume_Pilet
www.guillaumepilet.sitew.fr


Complexes bioactifs à usage thérapeutiques
(Dr. Jean-Bernard Tommasino, Dr. Guillaume Pilet, Pr. Dominique Luneau)

Nous nous intéressons là à des complexes d’antibiotiques qui se veulent antimicrobiens et à des complexes de nitrosyl qui se veulent anticancéreux par relargage photo-activé d’oxyde nitrique.

Complexes antimicrobiens associant métaux et antibiotiques
L’élaboration de bio-complexes [ligand organique bioactif (sulfonamide par exemple) et un centre métallique ayant des propriétés antispetiques (AgI, CuII par exemple)] est un axe de recherche en plein essor. L’idée développée à travers nos recherches est d’associer au sein d’une même entité moléculaire plusieurs ligands à visées thérapeutiques différentes complexant un ou plusieurs centres métalliques permettant d’exacerber ces propriétés.

J.-B. Tommasino, G. Pilet, F. N. R. Renaud, G. Novitchi, V. Robert, D. Luneau, Polyhedron, 2012, 37, 27-34.
J.-B. Tommasino, F. N. R. Renaud, D. Luneau, G. Pilet, Polyhedron, 2011, 30, 1663-1670.


Matériaux multifonctionnels à base de thiacalixarènes
(Dr. Cédric Desroches)

Nous nous intéressons à des complexes simples constitués d’ions Manganèse(II) coordonnés par le macrocycle thiacalixarène et présentant des propriétés physico-chimiques intéressantes telles que la luminescence ou la photo-oxydation.

M. Lamouchi, E. Jeanneau, G. Novitchi, D. Luneau, A. Brioude, C. Desroches Polynuclear Complex Family of Cobalt(II)/Sulfonylcalixarene : One-Pot Synthesis of Cluster Salt Co-14(II) (+) Co-4(II) (-) and Field-Induced Slow Magnetic Relaxation in a Six-Coordinate Dinuclear Cobalt(II)/Sulfonylcalixarene Complex. Inorg. Chem., 2014, 53, 63-72.


Collaborations

Notre activité est bien intégrée aux réseaux nationaux et internationaux. Au niveau régional nous collaborons de façon étroite avec les équipes travaillant dans le domaine, à Lyon (ENS) et à Grenoble (CEA, LNCMI, Institut Néel, DCM). Au niveau national nous participons au GDR Magnétisme et Commutation Moléculaires (MCM).


Réseaux / networks


Locales/ Régionales

  • Olivier Maury, François Riobé (ENS Lyon)
  • Carole Duboc, Fabrice Thomas (DCM Grenoble)
  • Christophe Morell (ISA Lyon)
  • Paolo Larine, Maurice Médebielle (ICBMS Lyon)

Nationales

  • Béatrice Gillon (LLB Saclay)
  • Boris Le Guennic, Olivier Cador (ISC Rennes)
  • Dominik Schaniel , Nicolas Claiser (Université de Lorraine Nancy)

Internationales

  • Vefa AHSEN (Gebze Technical University Turquie)
  • Katsuya INOUE (Hiroshima University)
  • Masahiro Mikuriya (Kansai Gakuin University Japon
  • Christian REBER (Université de Montréal) : PICS 2015-2017