A gauche : schéma du complexe moléculaire magnétique greffé sur une surface ferrimagnétique d’oxyde de fer.
A droite : cycle d’hystérèse magnétique (en fonction du champ magnétique) de la surface magnétique (en rouge) et des molécules individuelles greffées (en bleu), à une température égale à 2 kelvins.
Au-delà des applications de l’électronique de spin déjà reconnues telles que les capteurs magnétiques, les matériaux ferromagnétiques peuvent également servir pour le stockage de l’information. Comme pour tout système utilisé pour le stockage de l’information, plus la taille du volume magnétique est réduite, plus la densité de stockage d’information est grande. Le défi actuel, pour les spécialistes de l’électronique de spin, est donc de développer des systèmes magnétiques de taille moléculaire (de l’ordre du nanomètre).
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. Cela a été permis grâce à la maîtrise parfaite de l’interface réalisée par greffage covalent d’une molécule magnétique à base de phosphonate de Co(II) sur un substrat ferrimagnétique d’oxyde de fer (Fe3O4). Ces travaux présentent un intérêt fondamental pour expliquer les phénomènes de couplage magnétique molécule/substrat, et offrent des perspectives pour la conception de nouveaux dispositifs de spintronique à l’échelle moléculaire, notamment de systèmes dotés de capacité de stockage 100 fois supérieure aux capacités actuelles.
Référence : Engineering the magnetic coupling and anisotropy at the molecule–magnetic surface interface in molecular spintronic devices
V. E. 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 Chilkuri, N. Suaud, N. Guihéry, A. Galtayries, F. Miserque, M-Anne Arrio, P. Sainctavit, T. Mallah
NATURE COMMUNICATIONS, 7:13646 (2016)
Contact NanoSaclay: Talal Mallah, Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d’Orsay (ICMMO)
Collaboration:
- Service de Physique de l'Etat Condensé (SPEC), CEA Saclay, Gif-sur-Yvette
- Institut parisien de chimie moléculaire (IPCM), Université Pierre et Marie Curie, Paris
- Unité Mixte de Physique CNRS/Thales, Palaiseau
- Synchrotron SOLEIL, Gif-sur-Yvette
- Laboratoire de Chimie et Physique Quantiques, Toulouse
- Chimie ParisTech-CNRS, Institut de Recherche de Chimie Paris
- Laboratoire d’Etude de la Corrosion Aqueuse, CEA Saclay, Gif-sur-Yvette
- Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie (IMPMC-CNRS), Université Pierre et Marie Curie, Paris
