Projet ANR-07-BLAN-0277 – NEXUS : Nexus States for Molecular Spintronics : a joint theoretical and experimental study.
Programme : Blanc (BLANC) 2007
Année de financement : 2007
Coordinateur du projet : CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE ILE-DE-FRANCE SECTEUR EST (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE ILE-DE-FRANCE SECTEUR EST)
Partenaires : Centre national de la recherche scientifique; Centre national de la recherche scientifique; Centre national de la recherche scientifique; Université Pierre et Marie Curie
Montant : 450000.0 euros
Date de début : 2007
Durée : 36 mois
Résumé : Les dispositifs relevant du domaine de la Spintronique ont vocation à manipuler le spin de l'électron plutôt que sa charge. Ils sont jusqu'à présent l'apanage de la technologie des semi-conducteurs. Leur mode de fonctionnement consiste schématiquement à injecter des électrons polarisés dans la bande de conduction de micropuces pour y induire la formation transitoire de cohérences de spins qui sont utilisées comme support d'une information. Notre projet vise à transposer ces dispositifs à l'échelle moléculaire. Les nouveaux dispositifs moléculaires photomagnétiques (PMMDs) que nous proposons pourront opérer sous l'effet d'une excitation lumineuse un alignement intramoléculaire de leurs spins que nous assimilons, à l'échelle moléculaire, aux cohérences de spins produites dans les micropuces. Pour former ces corrélations intramoléculaires de spins, nous utiliserons des transferts d'électrons (TE) et d'énergie (TEn) photo-déclenchés au sein de systèmes inorganiques constitués de l'assemblage compact de plusieurs sous-unités actives. Ces nouvelles architectures paramagnétiques (« multi-spin ») intègreront de -  forts couplages électroniques et magnétiques intramoléculaires comme nouveaux éléments fonctionnels à part entière. Dans un premier temps, nous établirons des schémas fonctionnels généraux concernant les architectures intégrées photoactives,en dégageant les combinaisons fonctionnelles saillantes impliquant essentiellement -  un photosensibilisateur (P), un connecteur dendritique (DC) constitué d'un coeur (C)et de n branches (B) , et des unités périphériques (Pu) de divers types (et en particulier des porteurs de spin, Sc). Nous étudierons dans le détail les différents canaux par lesquels ces dernières unités périphériques pourront interagir via DC. La nouvelle fonction DC que nous introduisons est en effet l'hôte d'états « noeuds » (nexus states) d'une importance primordiale puisque ce sont eux qui assurent effectivement la corrélation des Pus greffées sur DC. D'ores et déjà, nous avons identifié deux grandes classes d'états noeuds (i, ii) pour lesquels nous projetons de -  concevoir des DC spécifiques. Il s'agit d'une part (i) d'états centrés sur le coeur de DC qui assureront un couplage magnétique C-(Sc)n de topologie radiale médié par les n branches de DC, et d'autre part (ii) d'états délocalisés situés dans l'immédiate périphérie de C de topologie dite toroïdale qui corrèlerons les n branches et, par -  conséquents, les porteurs de spin périphériques (Scs). L'activation de DC se fera quant à elle par l'intermédiaire de P qui, photo-excité, initiera des TE ou des TEn vers DC (qui se comportera donc globalement comme un accepteur d'électrons et/ou d'énergie). La complexité intrinsèque de la nouvelle fonction DC, impliquant des -  couplages électroniques/magnétiques intriqués, parfois très dépendants de la -  topologie moléculaire, et qui présente de surcroît une activité essentiellement dans l'état excité, nécessite absolument des analyses théoriques fines préalablement à la réalisation effective (synthèse) des PMMDs. Cette nouvelle fonction, plurielle par essence, mérite une attention particulière en raison du rôle qu'elle est certainement -  appelée à jouer dans nombre de dispositifs moléculaires photoactifs et d'avant garde. Par exemple, elle émerge déjà dans la littérature (Gust, Moore) décrivant les travaux consacrés aux mimes fonctionnels de la photosynthèse artificielle pour ce qui est des -  effets d'antenne (les Pus sont alors des chromophores et des luminophores). Pour -  maîtriser le fonctionnement des nouveaux PMMDs, nous mettrons donc en oeuvre les -  moyens croisés de la Théorie et de l'Expérience. Dans ce cadre, la Théorie de la Fonctionnelle de la Densité (DFT) sera une méthode de choix pour mener à bien nos investigations théoriques puisqu'elle allie des efforts calculatoires raisonnables à des -  descriptions de qualité pour des systèmes complexes tels que ceux qui nous intéressent ici. Notre but est non