Functional (Supra)Molecular Nanostructures - ruben-group

1. Resumé
Habilitation Dr. Mario Ruben
ULP Strasbourg
L’auto-assemblage de nanostructures moléculaires fonctionnelles construites sur la base
de liaisons hydrogène et de coordination a été étudié en solution, à l’état solide et sur à
l’interface. En solution et à l’état solide, le contrôle de l’auto-assemblage hiérarchique a
permis de construire des nanostructures moléculaires de complexité croissante. En effet des
ligands organiques d’une structure tétranucléaire [M II 4L4] adoptent un premier niveau
d’organisation qui met en place des sites de coordination pour une organisation à un deuxième
niveau. Ceci résulte en la formation de colonnes unidimensionelles et de superstructures en
feuillet à deux dimensions. Par ailleurs, la coordination d’ion métalliques sur des surfaces
métalliques s’est avéré générer un réseau infini à deux dimensions de stoechiométrie
([M II 2L4/2])n. Ainsi, des géométries de coordination peu usuelles ont été observées aux points
de croisement à proximité des surfaces métalliques.
En solution et à l’état solide, plusieurs séries de grilles métalliques de composition
[M II 4L4]X8 (où M est un métal de transition) ont été synthétisées, et leurs propriétés optiques,
magnétiques et électroniques étudiées extensivement. Ainsi les propriétés d’absorption visible
des complexes tétranucléaires de Co II dépendent du pH de la solution (incolore/ violet foncé).
D’un point de vue magnétique, l’étude du couplage d’échange intramoléculaire des
complexes tétranucléaires de Co II a démontré leur comportement de méta-aimants
moléculaires. Les complexes tétranucléaires de Fe II sont, quant à eux, le siège d’une transition
de spin conditionnée par la nature du ligand. Les complexes à ligands à fort champ demeurent
diamagnétiques à bas champ, tandis que les ligands dont les propriétés stériques (et
électroniques, dans une moindre mesure) assurent un champ plus faible promeuvent une
transition de spin des complexes correspondants, activée par la température, la pression et la
lumière. L’auto-assemblage hiérarchique des architectures complexes supramoléculaires
favorise donc l’émergence de propriétés de spin à différents niveaux de complexité. Ainsi,
chacun des deux niveaux de complexité structurale issus de l’assemblage séquentiel
correspond à l’émergence de caractéristiques fonctionnelles liées à la modulation de la
transition de spin.
Pour la première fois a été mise en évidence la tunneling quantique du moment
magnétique anisotrope de mononucléaires complexes du type [Ln(Pc)2] - , ce qui définit une
nouvelle classe d’aimants moléculaires à ion unique (SIMM). La barrière effective
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