Our research team is part of ADAGIO, an Advanced Manufacturing Research Fellowship Programme…

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ADAGIO is an international fellowship programme aiming at attracting talented post-doc scientists to develop their 3 year projects.

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TV7 is talking about coordination chemistry, fundamental sciences and our group!

During more than 7 minutes, this TV report shows the work of our team through different short videos and by interviewing Rodolphe Clérac. The main topics are coordination chemistry, our research work, the CNRS 2021 silver medal, the importance of fundamental research and research funding in France.

Ces pros qui nous inspirent : dans ce rendez-vous hebdomadaire, on découvre les coulisses du monde du travail en Nouvelle-Aquitaine, on comprend les problématiques des entreprises, leurs innovations, et leur agilité dans un monde en pleine mutation.

TV7 : Modes d’Emplois / Chimie de coordination : du temps pour la recherche
Épisode du 17/02/2022

Une première synthèse du nonacène pour des applications en électronique organique

Les acènes sont des molécules linéaires composées de cycles de benzène fusionnés, dont l’extension améliore les performances électroniques, mais complique fortement la synthèse. Des scientifiques du CEMES (CNRS), de l’académie tchèque des sciences (République tchèque) et de l’université d’Hokkaido (Japon) ont obtenu le premier acène stable à neuf cycles benzéniques : le nonacène. Publiés dans la revue Nature Communications, ces travaux pourraient aboutir au développement de nouveaux composants électroniques.

Les acènes sont une famille d’hydrocarbures comprenant plusieurs benzènes fusionnés formant une chaîne linéaire. Ces molécules présentent des propriétés électroniques singulières, car plus ces acènes sont longs et plus leur comportement se rapproche de celui des semi-métaux. Or, comme il s’agit de molécules organiques, les acènes sont beaucoup plus faciles à fonctionnaliser et mettre en forme que les semiconducteurs inorganiques, ce qui permet de leur donner des propriétés supplémentaires et de les déposer sur davantage de surfaces différentes. Les chercheurs tentent donc de concevoir des acènes de plus en plus longs, mais l’ajout de nouveaux cycles benzéniques réduit très fortement la solubilité et la stabilité de la molécule. Si la fabrication du tétracène ou du pentacène, composés respectivement de quatre et cinq cycles de benzène, est bien connue, des doutes subsistaient quant à la possibilité d’aller au-delà de l’heptacène (sept cycles). Des chercheurs du Centre d’élaboration de matériaux et d’études structurales (CEMES, CNRS), de l’académie tchèque des sciences (République tchèque) et de l’université d’Hokkaido (Japon) ont obtenu pour la première fois un nonacène, soit un acène à neuf cycles. Il se présente sous la forme d’un solide noir, qui se conserve sous atmosphère inerte pendant des mois…

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Record-breaking molecular magnet

By coupling together a pair of lanthanide ions within the same compound, researchers have created what they believe are the most magnetic molecules ever made (Science 2022, DOI: 10.1126/science.abl5470).

“By all the traditional metrics of single-molecule magnets, they’re the best,” says Nicholas Chilton of the new molecules. Chilton, who’s based at the University of Manchester, collaborated on the work with Jeffrey Long at the University of California, Berkeley, and Benjamin Harvey at the US Naval Air Warfare Center Weapons Division. Although the molecules’ magnetism only reveals itself at low temperatures, Chilton hopes that these dilanthanide complexes might pave the way for new types of powerful yet lightweight permanent magnets.

Roberta Sessoli of the University of Florence, a pioneer of single-molecule magnets who was not involved in the work, says “this really is a very, very important piece of work. This is something that is going to remain as a milestone.”…

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Durable 3D-printed molecular magnets

Metal-containing organic molecules that exhibit magnetism could one day offer a lightweight, flexible alternative to the relatively dense metal and ceramic magnets used in today’s engines, turbines, and electronics. Researchers have shown that a promising but unstable molecular magnet can become stable when 3D printed (Nano Lett. 2022, DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c01879).

In recent years, chemists have built molecular magnets that have magnetic fields comparable to those of conventional magnets at room temperature. But even promising ones, such as vanadium hexacyanochromate, remain sensitive to the environment, says Shenqiang Ren, a materials scientist at the University at Buffalo. “You have to test them in a glove box,” he says. Ren wanted to mix a molecular magnet with a printing resin with the hope that the plastic casing might protect the material from the open air.

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Les molécules-aimants s’organisent pour stocker l’information à l’échelle du nanomètre

Pour faire face aux besoins croissants en stockage de données informatiques les chimistes sont parvenus à stocker l’information binaire à l’échelle de molécules individuelles appelées « molécules-aimants ». Cependant, pour envisager leur insertion au sein de dispositifs, les molécules doivent pouvoir conserver l’information sans subir l’influence de celle portée par les voisines, ce qui nécessite de contrôler leur organisation au sein du matériau. Défi relevé par des scientifiques du Centre de recherche Paul Pascal (CNRS / Université de Bordeaux) et de l’Université de Canterbury en Nouvelle-Zélande qui montrent comment des caténanes magnétiques, structures mécaniquement imbriquées, permettent cette organisation de molécules-aimants au sein d’édifices complexes tridimensionnels. Ces résultats font l’objet d’une publication dans la revue Angewandte Chemie.

Comme son nom l’indique, une molécule-aimant est un aimant formé d’une seule molécule. Sous l’action d’un champ magnétique, son aimantation peut présenter deux états adressables. Il est possible de passer réversiblement d’un état à l’autre ce qui confère à cette molécule-aimant un effet mémoire. D’où l’intérêt des spécialistes du magnétisme moléculaire pour ces objets qui pourraient permettre dans le futur le stockage d’information binaire, voire quantique, à une échelle très réduite.

Au sein d’un même matériau ou d’un dispositif de stockage, chaque molécule-aimant doit être capable de conserver son état magnétique sans subir l’influence de celle de ses voisines, condition essentielle si l’on veut contrôler l’information stockée sur chaque molécule. Il est donc nécessaire de maîtriser leur organisation de manière à ce que l’on puisse assigner individuellement un bit d’information à une molécule-aimant donnée.

Aujourd’hui, on sait isoler les molécules-aimants les unes des autres en les déposant sur des surfaces. Mais, pour parvenir à une miniaturisation plus importante encore, il faut dépasser cet arrangement bidimensionnel pour atteindre une organisation tridimensionnelle, avec un contrôle parfait de l’arrangement des molécules dans les trois directions de l’espace.

Grâce à la flexibilité de la chimie de coordination,* des scientifiques du Centre de recherche Paul Pascal (CNRS / Université de Bordeaux) et de l’Université de Canterbury en Nouvelle-Zélande viennent de démontrer qu’il est possible d’organiser des molécules-aimants dans des constructions moléculaires d’une grande complexité, comme un caténane** résultant de l’auto-assemblage de 8 molécules-aimants à base d’ions cobalt(II). Cette architecture complexe en catenane présente deux carrés imbriqués l’un dans l’autre dont chaque sommet est une molécule-aimant isolée de ses voisines (figure ci-dessus). On peut donc penser que dans le futur, les chimistes de coordination pourront réellement répondre à n’importe quel type d’organisation nécessaire aux applications des molécules-aimants….

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Related links:

Angewandte Chemie International Edition: https://doi.org/10.1002/anie.202113837

Websites:

https://www.usinenouvelle.com/editorial/l-instant-tech-le-cnrs-imagine-des-molecules-magnetiques-pour-coder-l-information.N1173507

https://www.industrie-techno.com/article/des-edifices-de-molecules-aimants-pour-miniaturiser-le-stockage-de-donnees.67882

https://www.techno-science.net/actualite/molecules-aimants-organisent-stocker-information-echelle-nanometre-N21564.html

https://news.knowledia.com/FR/fr/articles/les-molecules-aimants-s-organisent-pour-stocker-l-information-a-21b7df20504f4581fcfcb09441d14f88a02ea8dd

In The Conversation, we have been invited to discuss with the general audience about our metal-organic magnets reported in Science last October.

The 20 minutes website has also communicated on our article in The Conversation.

Des aimants légers et performants grâce à la chimie moléculaire

Les aimants sont des matériaux présents dans de très nombreux objets de nos vies quotidiennes: ce sont par exemple des constituants essentiels de nos ordinateurs, des microphones, des moteurs électriques d’appareils ménagers ou même de turbines d’éoliennes. Pour certaines applications, comme dans les smartphones ou les satellites, ces aimants doivent être à la fois légers et de petite taille.

Les aimants sont généralement des solides constitués de métaux purs, d’oxydes métalliques ou d’alliages métalliques. Malgré leur utilisation intensive et leur énorme succès dans les applications technologiques, la production d’aimants pose des problèmes environnementaux et économiques. Certains éléments chimiques nécessaires à leur élaboration, comme les terres rares présents dans les aimants les plus puissants connus aujourd’hui, sont inégalement répartis sur la planète ou difficiles à isoler. De plus, la fabrication des aimants nécessite souvent des procédés réalisés à haute température qui consomment beaucoup d’énergie.

Afin de remédier à ces problèmes, les scientifiques essayent depuis environ 3 décennies de créer un nouveau type d’aimants en assemblant des molécules pour créer un édifice aux propriétés désirées. L’élaboration de tels assemblages moléculaires se fait à température ambiante, ce qui rend leur fabrication facile à reproduire et peu coûteuse. Cependant, il y a encore quelques mois, les performances des aimants moléculaires (température de fonctionnement, capacité d’attraction…) étaient encore très loin de celles des aimants conventionnels.

Récemment, dans une étude publiée dans Sciencenous avons démontré qu’il est désormais possible d’obtenir des aimants moléculaires avec des caractéristiques comparables aux aimants conventionnels….

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