Dissertations / Theses on the topic 'Single Molecule Magnet (SMM)'
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1
Athanasopoulou, Angeliki [Verfasser]. "Ln(III) Metallacrown Complexes: Novel Systems and Single-Molecule Magnet (SMM) Properties / Angeliki Athanasopoulou." Mainz : Universitätsbibliothek Mainz, 2019. http://d-nb.info/1189621711/34.
Full text
2
Goodwin, Conrad. "Synthesis and properties of early metal bulky silylamide complexes." Thesis, University of Manchester, 2017. https://www.research.manchester.ac.uk/portal/en/theses/synthesis-and-properties-of-early-metal-bulky-silylamide-complexes(72b303fb-67c2-4749-a1fc-ada1f677a844).html.
Full textAbstract:
Silylamide ligands have been used throughout the Periodic Table since the 1960s. They have delivered landmark complexes by providing the first three co-ordinate f-element complexes, the first trigonal planar f-element complexes and the first near-linear f-element complexes. This area is reviewed in Chapter 2.Herein, this work presents the first uses of several novel bis-silylamide ligands developed at Manchester which take the form {N(SiR3)2} where R = Me, iPr or tBu to afford four novel ligands: N ʹ, {N(SiMe3)(SiiPr3)}; N**, {N(SitBuMe2)2}; N* {N(SitBuMe2)(SiiPr3)}; and N , {N(SiiPr3)2}. Group 1 and 2 complexes of all of these ligands are presented along with the previously reported N*ʹ [N*ʹ = {N(SitBuMe2)(SiMe3)}]; which show variable bonding motifs based on the steric bulk. The N** and N ligands have formed the bulk of the work presented and were used to stabilise the first trigonal planar actinide complex [U(N**)3], as well as the first near-linear Ln(II) (Ln = lanthanide) complexes [Ln(N )2] (Ln = Sm, Eu, Yb, Tm). Additionally the trigonal planar Ln(II) complexes [K(2.2.2-cryptand)][Ln(N**)3] (Ln = Sm, Eu, Yb, Tm) have also been synthesised to compare the physicochemical properties of trigonal planar and near-linear geometries on the same elements with similar ligands.
3
Damjanovic, Marko. "13C NMR of a single molecule magnet: analysis of pseudocontact shifts and residual dipolar couplings." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2013. http://amslaurea.unibo.it/5633/.
Full textAbstract:
Paramagnetic triple decker complexes of lanthanides are promising Single Molecule Magnets (SMMs), with many potential uses. Some of them show preferable relaxation behavior, which enables the recording of well resolved NMR spectra. These axially symmetric complexes are also strongly magnetically anisotropic, and this property can be described with the axial component of the magnetic susceptibility tensor, χa. For triple decker complexes with phthalocyanine based ligands, the Fermi˗contact contribution is small. Hence, together with the axial symmetry, the experimental chemical shifts in 1H and 13C NMR spectra can be modeled easily by considering pseudocontact and orbital shifts alone. This results in the determination of the χa value, which is also responsible for molecular alignment and consequently for the observation of residual dipolar couplings (RDCs). A detailed analysis of the experimental 1H-13C and 1H-1H couplings revealed that contributions from RDCs (positive and negative) and from dynamic frequency shifts (negative for all observed couplings) have to be considered. Whilst the pseudocontact shifts depend on the average positions of 1H and 13C nuclei relative to the lanthanide ions, the RDCs are related to the mobility of nuclei they correspond to. This phenomenon allows for the measurement of the internal mobility of the various groups in the SMMs.
4
Rodriguez, Garrigues Alvar. "Development of an Efficient Molecular Single-Electron Transport Spectroscopy." Master's thesis, University of Central Florida, 2013. http://digital.library.ucf.edu/cdm/ref/collection/ETD/id/5694.
Full textAbstract:
In this thesis I present a complete and detailed guide for the development process and fabrication of efficient single-electron transistors (SETs) and a better single-molecule magnets (SMMs) deposition yield. Starting from a commercial Si/SiO2 wafer I show the steps for the deposition of different layers to fabricate a SET as well as the improvements achieved in those for a completely functional SET device. The development process is based on a combination of optical lithography and e-beam lithography with metal deposition in ultra-high vacuum. The improvements involve a better conductance in the Al gate component, with a controlled formation of the superficial oxide layer and a faster feedback electromigration-induced breaking of Au nanowires for the creation of nanogaps at room temperature. The gate component is improved by increasing its thickness and exposing it to plasma oxidation for the complete oxidation of its surface. The nanowire breaking is realized at room temperature to make use of the surface tension of Au, which, after a previous feedback procedure, eventually opens the final gap in the nanowire. Finally, I demonstrate a new technique that allows increasing the yield of having a SMM connected in the nanowire gap. This new technique is based on monitoring the resistance of the broken nanowires during the SMM deposition from a controlled liquid solution at room temperature. When the resistance (>G? for open gaps) drops to values below Mega-ohms (characteristic resistance of a molecule bridging the gap) for a number of nanowires in the chip, the device is then ready for low temperature measurements.M.S.
Masters
Physics
Sciences
Physics
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Golze, Christian. "Tunable High-Field/ High-Frequency ESR and High-Field Magnetization on Single-Molecule Clusters." Doctoral thesis, Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2008. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-ds-1199739868406-44757.
Full textAbstract:
In this work, low dimensional iron group clusters have been studied by application of high magnetic fields. The magnetization has been probed with an MPMS as function of temperature and field. The combination with pulse field measurements up to 52\,T allowed determination of the magnetic exchange coupling parameters, and to probing the effective spin of the ground state. The main focus was on tunable high-field/high-frequency (tHF) ESR in static fields < 17 T and pulse field ESR up to 36 T. This magnetic resonance method has been used for the characterization of the local magnetic properties: The detailed analysis of the field dependence of dedicated spin states allowed to determine the magnetic anisotropy and g-factors. The results were analyzed in the framework of the appropriate effective spin Hamiltonians in terms of magnetization fits and ESR spectrum simulations.
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Golze, Christian. "Tunable High-Field/ High-Frequency ESR and High-Field Magnetization on Single-Molecule Clusters." Doctoral thesis, Technische Universität Dresden, 2007. https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A24034.
Full textAbstract:
In this work, low dimensional iron group clusters have been studied by application of high magnetic fields. The magnetization has been probed with an MPMS as function of temperature and field. The combination with pulse field measurements up to 52\,T allowed determination of the magnetic exchange coupling parameters, and to probing the effective spin of the ground state. The main focus was on tunable high-field/high-frequency (tHF) ESR in static fields < 17 T and pulse field ESR up to 36 T. This magnetic resonance method has been used for the characterization of the local magnetic properties: The detailed analysis of the field dependence of dedicated spin states allowed to determine the magnetic anisotropy and g-factors. The results were analyzed in the framework of the appropriate effective spin Hamiltonians in terms of magnetization fits and ESR spectrum simulations.
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Mattei, Carlo Andrea. "Élaboration de complexes de coordination d’ions lanthanides combinant les propriétés de molécule aimante et de luminescence circulairement polarisée." Electronic Thesis or Diss., Rennes 1, 2021. https://ged.univ-rennes1.fr/nuxeo/site/esupversions/f7b00a90-2ab1-411e-b9f9-2e2f43b32f59.
Full textAbstract:
Des ligands binaphtyle dérivés contenant des groupes donneurs P"=" O ont été utilisés pour la synthèse rationnelle de composés de coordination à propriétés multiples avec des unités M〖(hfac)〗_3. L'oxyde chiral de bisphosphine L a agi comme un ligand chélate donnant des espèces racémiques monomères de formule [〖{Ln(hfac)_3 L}〗_3] (Ln= Eu,Dy and Yb). Ces complexes ont été caractérisés structurellement et leurs propriétés physiques ont été étudiées à l'état solide. Le composé [〖{Eu(hfac)_3 L}〗_3] présentait une luminescence centrée sur le métal. Différemment, le ligand L n'a pas sensibilisé l'émission de luminescence pour [〖{Dy(hfac)_3 L}〗_3]. Cependant, ce dernier affichait un comportement SMM induit par l’application d’un champ magnétique. Le complexe [〖{Yb(hfac)_3 L}〗_3] était un exemple de field-induced SMM chiral et luminescent. Pour les espèces à base de Dy(III)- et Yb(III)-, l'aimantation s'est relâchée via un processus Raman similaire sous l'effet d'un champ magnétique externe. Tous ces composés sont sublimés lorsqu'ils sont chauffés à pression réduite. Ensuite, la chimie de coordination des ligands bisphosphates énantiopurs dérivés du binaphtyle (S)/(R)-L^n (n=1,3) and (S,S,S)/(R,R,R)-L^n (n=2,4) a été étudié. La réaction de ces ligands avec des quantités équimolaires des précurseurs métalliques [M(hfac)_3 (H_2 O)_2] (M=Y,Eu,Dy and Yb) a donné des polymères de coordination monodimensionnel et énantiopurs. Avec les ligands (S)/(R)-L^n (n=1,3), deux espèces polymorphes différentes pourraient être cristallisées en changeant les conditions de réaction et la nature de l'ion métallique. composés à base d’ion Dy(III) ont manifesté un comportement field-induced SMM et une émission de luminescence. La corrélation magnéto-optique et les résultats des calculs ab initio sont présentés. Le complexe 〖[Dy(hfac)_3 {(S)-L^1}]〗_n a montré de contributions multiples de la relaxation d'aimantation malgré la présence d'un seul centre cristallographique de Dy(III). La solubilisation des polymères de coordination 〖[M(hfac)_3 {(S)/(R)-L^1}]〗_n a provoqué une réorganisation structurale en espèces monomères de formule [M(hfac)_3 {(S)/(R)-L^1}]. Ceci a été démontré par spectroscopie NMR et calculs DFT. De manière similaire à l'état solide, le complexe [Dy(hfac)_3 {(S)-L^1}] a présenté un comportement field-induced SMM à plusieurs contributions. Les processus régissant la relaxation d'aimantation de 〖[Dy(hfac)_3 {(S,S,S)-L^2}]〗_n et 〖[Dy〖(hfac)〗_3 {(S)-L^3 }]〗_n ont été étudiés plus en détail en appliquant une stratégie de dilution magnétique et d'enrichissement isotopique avec (_ ^163)Dy(III) (I=1⁄2) et (_ ^164)Dy(III) (I=0). Malgré la minimisation des interactions dipolaires et l'absence de spin nucléaire, une forte dépendance de l'aimantation par le champ a toujours été observée. Les ligands (S)/(R)-L^n (n=1,3) et (S,S,S)/(R,R,R)-L^n (n=2,4) ont sensibilisé efficacement le luminescence des espèces à base d'Eu(III). Leur nature énantiopure a favorisé l'émission de CPL à la fois en solution et à l'état solide. Enfin, le comportement SMM induit par le champ et l'émission de CPL ont été observés dans le même composé en utilisant des centres Yb(III). L'utilisation du ligand L^5 à base de TTF et des unités chirales Yb〖{(R)/(S)"-" facam}〗_3 a donné les dimères énantiopurs 〖[Yb〖{(R)/(S)"-" facam}〗_3 (L^5)]〗_2. Le fragment TTF conférait une activité redox. L'application d'un champ statique modéré a révélé une lente relaxation de l'aimantation. L'excitation directe des états ILCT de L^5 a sensibilisé la luminescence centrée sur le métal. De plus, des émissions NIR-CPL en solution et à l'état solide ont été détectées. Le complexe 〖[Yb〖{(R)/(S)"-" facam}〗_3 (L^5)]〗_2 était un SMM redox induit par champ chiral affichant une émission CPL. Avec les complexes à base d' Yb(III) coordonnés par les ligands (S)/(R)-L^n (n=1,3) et (S,S,S)/(R,R,R)-L^n (n=2,4), ce sont les premiers exemples d'émission NIR-CPL à l'état solide documentés pour les complexes moléculairesBinaphthyl-derived ligands containing P"=" O donor groups were employed for the rational synthesis of multi-properties coordination compounds with M〖(hfac)〗_3 units. The chiral bisphosphine oxide L acted as a chelate ligand giving monomeric racemic species of formula [〖{Ln(hfac)_3 L}〗_3] (Ln= Eu,Dy and Yb). These complexes were structurally characterized and their physical properties were studied in solid state. The compound [〖{Eu(hfac)_3 L}〗_3] exhibited metal-centred luminescence. Conversely, the ligand L was not able to sensitise luminescence emission for [〖{Dy(hfac)_3 L}〗_3]. However, the latter displayed field-induced SMM behaviour. The complex [〖{Yb(hfac)_3 L}〗_3] was an example of a chiral luminescent field-induced SMM. For both Dy(III)- and Yb(III)-based species, the magnetization relaxed via a similar Raman process under the effect of an external magnetic field. All these compounds sublimated when heated at reduced pressure. Subsequently, the coordination chemistry of the enantiopure binaphthyl-derived bisphosphate ligands (S)/(R)-L^n (n=1,3) and (S,S,S)/(R,R,R)-L^n (n=2,4) was studied. Reaction of these ligands with equimolar quantities of the metal precursors [M(hfac)_3 (H_2 O)_2] (M=Y,Eu,Dy and Yb) yielded enantiopure 1D-coordiantion polymers. With ligands (S)/(R)-L^n (n=1,3), two different polymorphic species could be crystallised by changing reaction conditions and nature of the metal ion. The Dy(III)-based compounds manifested field-induced SMM behaviour and luminescence emission. Magneto-optical correlation and results from ab initio calculations are presented. The complex 〖[Dy(hfac)_3 {(S)-L^1}]〗_n showed multiple contributions of the magnetization relaxation despite the presence of a single crystallographic Dy(III) centre. Solubilization of the coordination polymers 〖[M(hfac)_3 {(S)/(R)-L^1}]〗_n caused a structural reorganization to monomeric species of formula [M(hfac)_3 {(S)/(R)-L^1}]. This was demonstrated by NMR spectroscopy and DFT calculations. Similarly to the solid state, complex [Dy(hfac)_3 {(S)-L^1}] exhibited a multi-contribution field-induced SMM behaviour. The processes governing the magnetization relaxation of 〖[Dy(hfac)_3 {(S,S,S)-L^2}]〗_n and 〖[Dy〖(hfac)〗_3 {(S)-L^3 }]〗_n were further investigated by applying a strategy of magnetic dilution and isotopic enrichment with (_ ^163)Dy(III) (I=1⁄2) and (_ ^164)Dy(III) (I=0). Despite the minimisation of the dipolar interactions and the absence of nuclear spin, a strong field dependence of the magnetization was still observed. The ligands (S)/(R)-L^n (n=1,3) and (S,S,S)/(R,R,R)-L^n (n=2,4) efficiently sensitised the luminescence of the Eu(III)-based species. Their enantiopure nature promoted CPL emission in both solution and solid state. Finally, field-induced SMM behaviour and CPL emission were observed in the same compound by employing Yb(III) centres. The use of the functionalized TTF-based ligand L^5 and chiral Yb〖{(R)/(S)"-" facam}〗_3 units gave the enantiopure pair of dimers 〖[Yb〖{(R)/(S)"-" facam}〗_3 (L^5)]〗_2. The TTF fragment conferred redox activity. The application of a moderate static field revealed slow relaxation of the magnetization. Direct excitation of the ILCT states of L^5 sensitised the metal-centred luminescence. Moreover, both solution and solid state NIR-CPL emission were detected. The complex 〖[Yb〖{(R)/(S)"-" facam}〗_3 (L^5)]〗_2 was a redox chiral filed-induced SMM displaying CPL emission. Together with the Yb(III)-based complexes coordinated by the ligands (S)/(R)-L^n (n=1,3) and (S,S,S)/(R,R,R)-L^n (n=2,4), these are the first documented solid state NIR-CPL emissive examples for molecular complexes
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Luo, Guangpu. "Electron Transport via Single Molecule Magnets with Magnetic Anisotropy." Diss., Virginia Tech, 2019. http://hdl.handle.net/10919/87532.
Full textAbstract:
Single molecule magnets (SMMs) are molecules of mesoscopic scale which exhibit quantum properties such as quantum tunneling of magnetization, quantum interference, spin filtering effects, strong spin-phonon coupling and strong hyperfine Stark effects. These effects allow applications of SMMs to high-density information storage, molecular spintronics, and quantum information science. Therefore, SMMs are of interest to physicists, chemists, and engineers. Recently, experimental fabrication of individual SMMs within transistor set-ups have been achieved, offering a new method to examine magnetic properties of individual SMMs. In this thesis, two types of SMMs, specifically Eu2(C8H8)3 and Ni9Te6(PEt3)8, are theoretically investigated by simulating their electron transport properties within three-terminal transistor set-ups.
An extended metal atom chain (EMAC) consists of a string of metallic atoms with organic ligands surrounding the string. EMACs are an important research field for nanoelectronics. Homometallic iron-based EMACs are especially attractive due to the high spin and large magnetic anisotropy of iron(II). We explore the exchange coupling of iron atoms in two EMACs: [Fe2(mes)2(dpa)2] and [Fe4(tpda)3Cl2].
Chapter 1 provides an introduction to SMMs, electron transport experiments via SMMs and an introduction to density functional theory (DFT).
Chapter 2 presents a theoretical study of electron transport via Eu2(C8H8)3. This type of molecule is interesting since its magnetic anisotropy type changes with oxidation state. The unique magnetic properties lead to spin blockade effects at zero and low bias. In other words, the current through this molecule is completely suppressed until the bias voltage exceeds a certain value.
Chapter 3 discusses a theoretical study of electron transport via Ni9Te6(PEt3)8. The magnetic anisotropy of this magnetic cluster has cubic symmetry, which is higher than most SMMs. With appropriate magnetic anisotropy parameters, in the presence of an external magnetic field, uncommon phenomena such as low-bias blockade effects, negative conductance and discontinuous conductance lines, are observed. In Chapter 2 and 3 DFT-calculated magnetic anisotropy parameters are used and electron transport properties are calculated by solving master equations at low temperature.
Chapter 4 examines the exchange coupling between iron ions in EMACs [Fe2(mes)2(dpa)2] and [Fe4(tpda)3Cl2]. The exchange coupling constants are calculated by using the least-squares fitting method, based on the DFT-calculated energies from different spin configurations.Ph. D.
Single molecule magnets (SMMs) are molecules of mesoscopic scale which exhibit quantum properties. Its quantum effects are used to describe the behavior of SMMs at the smallest scales. These quantum properties could also be used to reveal possible applications of SMMs to high-density information storage, molecular spintronics, and quantum information science. Thus SMMs are of interest to physicists, chemists, and engineers. Recently, electron transport via individual SMMs was achieved in experiments. Electron transport is obviously affected by the magnetic properties of the SMM, thus one can examine magnetic properties of an SMM indirectly by measuring electron transport via the SMM. In this thesis, two types of SMMs, Eu2(C8H8)3 and Ni9Te6(PEt3)8, are investigated theoretically by simulating their electron transport properties. An extended metal atom chain (EMAC) consists of a string of metallic atoms with organic ligands surrounding the string. EMACs are an important research field for nanoelectronics. Homometallic iron-based EMACs are especially attractive due to the high spin and large magnetic anisotropy of iron(II). If a molecule has magnetic anisotropy, its magnetic properties change with the direction of its magnetic moment. We explore how iron atoms interact with each other in the EMACs [Fe2(mes)2(dpa)2] and [Fe4(tpda)3Cl2]. Chapter 1 provides an introduction to SMMs, electron transport experiments via SMMs and an approximation method, density functional theory (DFT). DFT is a method to approximate electronic structure and magnetic properties of various many-body systems. Chapter 2 investigates theoretical electron transport via Eu2(C8H8)3. Eu2(C8H8)3 changes its type of magnetic anisotropy when it obtains an extra electron, which is different from most SMMs. If the Eu2(C8H8)3 is short of an extra electron, its magnetization direction is in-plane, that is, its magnetic energy is lowest when its magnetic moment is along any direction in a specific plane. If an extra electron is captured by Eu2(C8H8)3, its magnetization direction becomes out-of-plane, and its lowest energy is obtained when its magnetic moment is along the direction normal to the specific plane. The unique magnetic properties lead to blockade effects at low bias: the current through this molecule is completely suppressed until the bias voltage exceeds a certain value. The bias voltage on a molecule equals the electrical potential difference between two ends of the molecule. Chapter 3 investigates theoretical electron transport via Ni9Te6(PEt3)8. Magnetic anisotropy of Ni9Te6(PEt3)8 is cubic symmetric, and its symmetry is higher than most SMMs. With appropriate magnetic anisotropy parameters, in the presence of an external magnetic field, uncommon phenomena are observed. These phenomena include (1) current is completely suppressed when bias is low; (2) current via SMM decreases while bias on SMM increases; (3) there are discontinuous lines in the figures that describe electrical conductance of current. Chapter 4 examines the iron atoms’ interaction strength in both [Fe2(mes)2(dpa)2] and [Fe4(tpda)3Cl2]. Reasonable spin Hamiltonians are used to describe the energy of EMACs. Considering all possible directions of the spins of iron atoms in two EMACs, we calculate the energy of every possible spin configuration using DFT. The energy of each spin configuration can be expressed as an equation containing one or more coupling constants. We apply the least-squares fitting method to obtain the values of the coupling constants in the spin Hamiltonians.
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King, Sara. "Synthesis and characterisation of lanthanide complexes as possible single-molecule magnets." Thesis, University of Manchester, 2016. https://www.research.manchester.ac.uk/portal/en/theses/synthesis-and-characterisation-of-lanthanide-complexes-as-possible-singlemolecule-magnets(b711d937-0dd1-4468-8514-1b3dce56be18).html.
Full textAbstract:
A range of lanthanide compounds incorporating soft bridging ligands or alkoxide ligands have been synthesised and their magnetic properties investigated. These two classes of compound have shown promise as single molecule magnets but have not been widely studied; this thesis aims to expand on this area of research. Softer bridging ligands are found to slightly increase superexchange interactions between metal centres compared to harder bridging ligands. The introduction to this thesis covers the basic properties of the lanthanides, paying special attention to their chemistry with soft donor ligands and alkoxide ligands. Also included is an introduction to the field of single-molecule magnetism and the role of lanthanide complexes in the study of this behaviour. In Chapter 2, four complexes are reported: the phosphine adducts [Cp'3Ln(H2PMes)] and the phosphide-bridged trimers [(Cp'2)Ln(μ-PHMes)]3 (Ln = Er, Gd). Their structures and magnetic properties are characterised. In Chapter 3, the novel dodecametallic thiolate-bridged lanthanide macrocycles [(Cp'2Ln)3({μ-SCH2}3CMe)]4 (Ln = Dy, Y, Gd) are reported and characterised by X-ray crystallography, NMR spectroscopy and magnetometry. [(Cp'2Dy)3({μ-SCH2}3CMe)]4 is shown to be a single-molecule magnet with Ueff = 69 cm-1. In Chapter 4, the novel thiolate-bridged lanthanide dimers [Cp'2Ln(μ-SCH2{C4H7S2})]2 (Ln = Dy, Y, Gd) are reported, showing sulfur-sulfur bonding leading to ring cyclisation of the bridging ligand [MeC(CH2S)3]3-. These complexes are characterised by X-ray crystallography, NMR spectroscopy and magnetometry. Extra NMR spectroscopic studies were performed to investigate the mechanism of ring closure on the bridging ligand. [Cp'2Dy(μ-SCH2{C4H7S2})]2 is shown to be a single-molecule magnet with Ueff = 87 cm-1. In Chapter 5, four new lanthanide siloxide clusters incorporating alkali metals are reported: the trigonal bipyramidal [Dy2K3(OSiMe3)9]; the octahedral [Dy2K4(OSiMe3)10]; the bi-capped cuboid [Y4K6O6(OSiMe3)12]6-; and the [Dy3K8O3(OSiMe3)12]- 'burger' cluster. All clusters are structurally characterised by X-ray crystallography and [Dy2K4(OSiMe3)10] is magnetically characterised. The synthetic rationalisation for formation of these diverse structures is investigated.
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Vongtragool, Suriyakan. "Frequency-domain magnetic resonance spectroscopy on the Mn12-acetate single-molecule magnet." [S.l. : s.n.], 2004. http://deposit.ddb.de/cgi-bin/dokserv?idn=972905952.
Full text
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Vongtragool, Suriyakan. "Frequency domain magnetic resonance spectroscopy on the Mn 12 -acetate single molecule magnet." [S.l. : s.n.], 2004. http://www.bsz-bw.de/cgi-bin/xvms.cgi?SWB11513999.
Full text
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Romero, Javier. "Electronic transport and correlations in single magnetic molecule devices." Doctoral diss., University of Central Florida, 2014. http://digital.library.ucf.edu/cdm/ref/collection/ETD/id/6348.
Full textAbstract:
In this dissertation, we study the most important microscopic aspects that grant molecules such as Single Molecule Magnets (SMMs) their preferential spin direction. We do so by proposing and solving a model that includes correlations between electrons occupying atomic orbitals. In addition, we study the relation between the non-equilibrium electronic transport signatures in a SMM model weakly coupled to a three-terminal single electron transistor device, and the interference features of the SMM model in the presence of a magnetic field. Finally, we investigate the equilibrium transport features in a giant-spin model of a SMM in the Kondo regime. We study how the magnetic field modulation of the energy in a highly anisotropic molecule can affect the conductance of the molecule in the Kondo regime.Ph.D.
Doctorate
Physics
Sciences
Physics
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Zakhia, Georges. "Synthèse, caractérisation et propriétés magnétiques de nano-aimants moléculaires." Thesis, Paris 11, 2015. http://www.theses.fr/2015PA112071.
Full textAbstract:
Dans la première partie de ce travail de thèse, nous nous sommes intéressé à l’étude de l’anisotropie magnétique au sein de complexes mononucléaires de Ni(II) et de Co(II) pentacoordinés de géométrie allant de la pyramide à base carrée jusqu’à la bipyramide trigonale. Pour les complexes mononucléaires, nous avons montré que pour une géométrie donnée, la nature de l’ion métallique a une influence importante sur l’anisotropie magnétique.Nous avons étudié l’effet de la géométrie pour un même ion métallique. Dans le cas d’une géométrie bipyramidale trigonale (symétrie C3v), nous avons montré que le complexe de Co(II) possède un axe facile de l’aimantation et donc un blocage de l’aimantation qui conduisent à l’ouverture d’un cycle d’hystérèse à basse température. Ce type de complexe peut donc être utilisé pour le stockage de l’information. Dans la deuxième partie du travail, nous avons étudié les propriétés magnétiques de complexes binucléaires. Un complexe binucléaire de Co(II) pontés par deux Cl- présente un faible couplage ferromagnétique et un blocage de l’aimantation.Enfin, l’autre aspect de ce travail est de réaliser une molécule binucléaire où deux ions anisotropes, chacun possédant un axe facile de l’aimantation, soient faiblement couplés de manière antiferromagnétique. Pour ce faire, nous avons étudié des composés avec des ligands de type cryptant où la géométrie autour des Co(II) est bipyramide trigonale. Nous avons trouvé qu’avec un ligand pontant de type Cl- ou Br-, l’interaction d’échange est beaucoup plus importante que l’anisotropie locale des ions Co(II) conduisant à un comportement magnétique où les ions perdent leur caractère local. Ce travail ouvre la perspective de synthétiser le même type de complexes mais avec des ponts de plus grande taille pour diminuer l’intensité du couplage antiferromagnétiqueIn the first part of this thesis, we studied the magnetic anisotropy of pentacoordinated mononuclear Ni(II) and Co(II) complexes possessing geometries from square pyramid to trigonal bipyramid. We have shown that, for a given geometry, the metal ion nature has an important influence on the magnetic anisotropy.Then, we studied for a given metal ion the effect of geometry on its magnetic anisotropy. In the case of a trigonal bipyramidal geometry (C3v symmetry), we showed that Co(II) has an Ising type anisotropy (easy axis of magnetization) and thus a blocking of magnetization that leads to an opening of a hysteresis cycle at low temperature. This type of complexes can be used for storing data albeit at low temperature.In the second part of the work, we studied the magnetic properties of binuclear complexes. A binuclear Co(II) complex bridged by two Cl- has a weak ferromagnetic coupling and a blocking of its magnetization.Finally, another aspect of this work was to design binuclear complexes, where two anisotropic ions having each one an easy axis of magnetization, are weakly antiferromagnetically coupled. To do this, we have studied compounds with cryptand ligands where the geometry around the Co (II) is trigonal bipyramid. We found that with a Cl- or Br- bridging ligand, the exchange interaction is much more important than the local anisotropy of Co(II) ions leading to a magnetic behavior where the ions lose their local character. This work opens up prospects for synthesizing the same type of complex but with larger bridges to decrease the intensity of the antiferromagnetic coupling
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Haque, Md Firoze. "CONTROLLED DEPOSITION OF MAGNETIC MOLECULES AND NANOPARTICLES ON ATOMICALLY FLAT GOLD SURFACES." Master's thesis, University of Central Florida, 2008. http://digital.library.ucf.edu/cdm/ref/collection/ETD/id/2109.
Full textAbstract:
In this thesis I am presenting a detailed study to optimize the deposition of magnetic molecules and gold nanoparticles in atomically flat surfaces by self-assembling them from solution. Epitaxially grown and atomically flat gold surface on mica is used as substrate for this study. These surfaces have roughness of the order one tenth of a nanometer and are perfect to image molecules and nanoparticles in the 1-10 nanometers range. The purpose of these studies is to find the suitable parameters and conditions necessary to deposit a monolayer of nano-substance on chips containing gold nanowires which will eventually be used to form single electron transistors by electromigration breaking of the nanowire. Maximization of the covered surface area is crucial to optimize the yield of finding a molecule/nanoparticle near the gap formed in the nanowire after electromigration breaking. Coverage of the surface by molecules/nanoparticles mainly depends on the deposition time and concentration of the solution used for the self-assembly. Deposition of the samples under study was done for different solution concentrations and deposition times until a self-assembly monolayer covering most of the surface area is obtained. Imaging of the surfaces after deposition was done by tapping-mode AFM. Analysis of the AFM images was performed and deposition parameters (i.e. coverage or molecule/particle size distribution) were obtained. The subjects of this investigation were a molecular polyoxometalate, a single-molecule magnet and functionalized gold nanoparticles. The obtained results agree with the structure of each of the studied systems. Using the optimized deposition parameters found in this investigation, single-electron transport measurements have been carried out. Preliminary results indicate the right choice of the deposition parameters.M.S.
Department of Physics
Sciences
Physics MS
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Le, Roy Jennifer. "The Pursuit of High Blocking Temperature Single Molecule Magnets using 4f/5f Cyclooctatetraenyl Complexes." Thesis, Université d'Ottawa / University of Ottawa, 2015. http://hdl.handle.net/10393/32445.
Full textAbstract:
This dissertation describes the single-molecule magnet (SMM) behaviour of f-block cyclooctatetraenyl sandwich complexes. Chapter one introduces the concepts that dictate SMM behavior particularly in f-elements. The emphasis is to understand the origin of magnetic behaviour and the properties that make lanthanide elements particularly interesting to explore. Current strategies used to predict such behaviour are discussed and a literature review on the subject is provided.
Chapter Two describes the magnetic properties of eight isostructural lanthanide sandwich complexes utilizing 1,4-bis(trimethylsilyl)cyclooctatetraenyl dianion as the ligand, [Li(DME)3][LnIII(COT”)2] (Ln = Ce, Nd, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tb, COT” = 1,4-bis(trimethylsilyl)cyclooctatetraenyl dianion, DME = dimethoxyethane). The complexes display a wide range of magnetic behaviour. The best performing SMM was the erbium complex, which had a blocking temperature of 8 K. Investigating different lanthanide ions with the same ligand enabled us to evaluate our findings in relation to current models used to predict SMM behaviour in lanthanide complexes.
Chapter three extends the discussion of lanthanide sandwich complexes to include higher symmetry cyclooctatetraenyl complexes of ErIII and DyIII, [K(18-C-6)][LnIII(COT)2] (18-C-6 = 1,4,7,10,13,16-hexaoxacyclooctadecane, COT = cyclooctatetraene).The change in symmetry evoked by removing the trimethylsyl- (TMS) groups on the ligand greatly influenced the magnetic properties of both complexes. Ab initio calculations revealed that the magnetic relaxation in the ErIII complex occurs via the second excited state which contributes to the very high blocking temperature of 10 K in this complex.
Chapter four presents an organometallic building block approach to create triple decker lanthanide COT” complexes of GdIII, DyIII and ErIII with a molecular formula of LnIII2(COT”)3. Synthetically, we couple together the sandwich complexes discussed in Chapter 2 by oxidatively removing one ligand to produce linear complexes where the two metals are bridged by an aromatic COT” ligand. The magnetic properties of all complexes are compared to their respective mononuclear analogs. Most interesting is the unprecedented 4 K increase in blocking temperature of the triple decker ErIII analog compared to the ErIII mononuclear sandwich complex discussed in Chapter 2. This increase is due to a ferromagnetic dipole-dipole interaction between the ErIII ions through the COT” ring. The aromatic bridging ligand provides a GdIII - GdIII interaction of J = -0.448(1) cm-1.
Chapter five extends the discussion of magnetic exchange coupling to include linear K2(THF)4[LnIII2(COT)4] (Ln = Gd, Dy, Er, COT = cyclooctatetraenyl dianion, THF = tetrahydrofuran) complexes of GdIII, DyIII and ErIII. Each complex is composed of two LnCOT2 units bridged linearly by a potassium ion. The magnetic interaction between metal ions is much weaker than in the triple decker complexes discussed in Chapter 4, with a GdIII-GdIII interaction of J = − 0.007(4) cm–1. The magnetic properties of the quadruple decker complexes were compared to their mononuclear equivalents (Chapter 3). Surprisingly, the ErIII complex showed an increase in magnetic blocking temperature over its mononuclear analog despite the large ErIII-ErIII separation of 8.819 Å. Ab initio calculations revealed that this increase is due to single ion effects, most likely an increase in symmetry.
Chapter six deviates from lanthanide magnetism to study the magnetic properties of uranium sandwich complexes with multiple ligand systems and oxidation states. Prior to this study the SMM behaviour of uranium sandwich complexes was unknown. We report the synthesis, structure and magnetic properties of both uranium-COT” sandwich complexes and uranium-cycloheptatrienyl complexes with oxidation states spanning (III)-(V). None of the complexes showed zero-field SMM behaviour, indicating a sandwichtype ligand is not appropriate for harnessing the SMM character in uranium. We compared the slow magnetic relaxation of isostructural and valence isoelectronic uranium and neodymium complexes. The improved energy barrier in the uranium complex further motivates the use of uranium in SMM design due to its large spin-orbit coupling.
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Diego, Creixenti Rosa. "Design, synthesis and study of coordination complexes with spin crossover or single-molecule magnet properties." Doctoral thesis, Universitat de Barcelona, 2022. http://hdl.handle.net/10803/673305.
Full textAbstract:
Spin crossover (SCO) complexes and single-molecule magnets (SMMs) are promising prototypes that can reach magnetic bistability within the molecular scale required for data storage. Despite the extensive library of versatile compounds exhibiting SCO and SMM behaviour, continuous growth in the knowledge of such molecular magnetic complexes is pursued to understand its fundamental insights. Here, we contribute on unveiling crucial aspects on their magnetic foundations.
Starting from the synthesis of 3-bpp (bpp: 2-(pyrazol-1-yl)-6-(1H-pyrazol-3- yl)pyridine) derivatives, diverse mononuclear compounds of Fe(II) were accessed. The magnetic study of these compounds offered fruitful opportunities to unveil specific insights related to the SCO (Chapters 2 to 4).
In chapter 2, we can drastically modulate the SCO temperature for a series of three Fe(II) derivatives of 1,3-bpp: [Fe(1,3-bpp)2](ClO4)2 (1), [Fe(met1,3-bpp)2](ClO4)2 (2), [Fe(dimet1,3-bpp)2] (ClO4)2 (3). The direct influence of the methyl substituents on the SCO temperature (with TSCO (3) > TSCO (1) > TSCO (2)), was observed through by magnetic studies in sold-state. In solution, the crystal packing is excluded as a contributor to their overall macroscopic properties, being the T1/2 tuned through ligand design.
In Chapter 3, we studied the metal composition effects on the SCO thermal transition of compound [Fe(met1,3-bpp)2](ClO4)2 (2). For such purpose, the isostructural [Zn(met1,3-bpp)2](ClO4)2 (4) complex and the series [Fe1-xZnx(Me-1,3bpp)2](ClO4)2 (5x; 0.1, 0.153, 0.219, 0.333, 0.412, 0.476, 0.559 and 0.636) were synthesized. The
structural study unveils the gradual evolution of the crystallographic parameters with the metal composition at three levels: at the local, at the level of intermolecular interactions and in terms of the crystal lattice parameters. We observed a decrease on the SCO temperature and an increase of the residual HS Fe (II) ascribed to the
negative chemical pressure induced by the Zn(II). We quenched the samples at 2K, observing that the relaxation temperature of the metastable state, T(TIESST), is unaffected by the composition.
In Chapter 4, an unprecedented heteroleptic compound, [FeL(bpp)](ClO4)2 (6), showing four markedly different magnetic responses at the same temperature range (300-340K) near room temperature is presented. The system undergoes a succession of irreversible phase transitions 6·ac → 6α → 6β → 6γ in the solid-state upon several thermal cycles. An intimate connection between the SCO and structural phase transitions (SPTs) through single-crystal X-ray diffraction (SCXRD) is described. Compound (7·ac) is presented as good candidate for similar study. We tried to elucidate some insights on the importance of the N-H interactions within complex 6 by using its methylated derivative. Nevertheless, it was not possible since homoleptic [FeL2](ClO4)2·2H2O (8), [Fe(Me2bbp)2](ClO4)2 (9) complexes and the [FeL(H2O)2(C3H6O)](ClO4)2 ·2C3H6O (10) were obtained.
The design of polytopic ligands containing pyrazolyl-pyridine moieties is discussed in chapter 5. Five new organic ligands (H2L3 to H2L7) were synthesized and fully characterized. A new promising synthetic route to access multitopic ligands, which allows to obtain satisfactorily ligand H2L8, is also proposed.
A triple-stranded helicate [Co2(H2L)3]4+ (11) containing Co(II), which often behaves as SMM, was synthesized (Chapter 6). The metal displays an adequate geometry between the trigonal prismatic (TP) and the trigonal antiprismatic (TAP) to study its small axial anisotropy through solution paramagnetic 1H NMR and solid-state magnetometry. The study of the [CoZn(H2L)3]4+ (13) helicate allows to discard the intramolecular magnetic interactions as a source of the low magnetic anisotropy.
Two new [Fe9] grid-like clusters composed of an unprecedented flat nanosheet with the formula [Fe9O4(OH)8] as an inorganic core are described in Chapter 7. Both polynuclear coordination complexes with the proposed molecular formula Fe9O4(OH)10(H2L2)6(H2O)4](BF4)5 (17) and [Fe9O4Cl6(OH)8(H2L2)6]4(Cl) (18)
display an interesting magnetic behaviour. Considering its first formation together with triple-stranded helicates with the general formula Fe(C2O4)3@[Fe2(H2L2)3] (14, 15 and 16), their obtaining and isolation is discussed.
In chapter 8, we describe the first attempt on identifying the dynamics of a broken symmetry states, [HS-LS] and [LS-HS], of a binuclear X@[Fe2(H2L)3]3+ (19 and 20) helicates on the millisecond timescale by using paramagnetic NMR spectroscopy. New synthetically addressed jellyfish-like compounds, ([X@Fe(H2L5)3]2)3+ (24 to
27) were obtained by using the appropriate ligand H2L5 with additional aromatic groups concerning the original ditopic H2L ligand. Such compounds are attractive for studying in solution.Los complejos de transición de espín (SCO) y los imanes moleculares (SMM) son prototipos prometedores que pueden alcanzar la biestabilidad magnética dentro de la escala molecular requerida para el almacenamiento de datos. A pesar de la extensa biblioteca de compuestos versátiles que exhiben estos comportamientos, actualmente, se siguen estudiando para comprender sus propiedades fundamentales. En esta tesis contribuimos en desvelar aspectos cruciales relacionadas con su fundamento magnético. A partir de la síntesis de derivados de 3-(bpp: 2-(pyrazol-1-yl)-6-(1H-pyrazol-3- yl)pyridine), se accedió a diversos compuestos mononucleares de Fe(II). El estudio magnético de estos compuestos ofrece una valiosa oportunidad para el análisis y comprensión de efectos específicos relacionados con el comportamiento de SCO en términos de: • Ajuste de la transición de SCO por diseño de ligando (capítulo 2) para la serie de complejos: [Fe(1,3-bpp)2](ClO4)2 (1), [Fe(met-1,3-bpp)2](ClO4)2 (2) y [Fe(dimet1,3-bpp)2] (ClO4)2 (3). • Estudio de los efectos cooperativos (capítulo 3) del complejo [Fe(met- 1,3bpp)2](ClO4)2 (2) usando los complejos isoestructurales [Zn(met1,3- bpp)2](ClO4)2 (4) y la serie de complejos [Fe1-xZnx(Me-1,3bpp)2](ClO4)2 (5x; 0.1, 0.153, 0.219, 0.333, 0.412, 0.476, 0.559 and 0.636). • Polimorfismo y estudio de la íntima relación entre los datos cristalográficos y magnéticos sobre una sucesión de transformaciones en estado sólido (Capítulo 4) del complejo [FeL(bpp)](ClO4)2 (6). El diseño de ligandos politópicos que contienen unidades pirazolil-piridina se analiza en el capítulo 5. Se sintetizaron y caracterizaron cinco nuevos ligandos orgánicos (H2L3-H2L7). También se propone una nueva ruta sintética prometedora para acceder a ligandos multitópicos, que permite obtener satisfactoriamente el ligando H2L8. A partir de estos ligandos se han sintetizado diversos tipos de compuestos supramoleculares con interesantes propiedades magnéticas: • [Co2(H2L)3]4+ (11) y [CoZn(H2L)3]4+ (13) para el estudio del comportamiento de SMM mediante 1H NMR paramagnético en solución (Capítulo 6). • Fe9O4(OH)10(H2L2)6(H2O)4](BF4)5 (17) y [Fe9O4Cl6(OH)8(H2L2)6]4(Cl) (18) con una estructura cuadriculada sin precedentes formada por el núcleo inorgánico, [Fe9O4(OH)8], sustentado por seis H2L2 ligandos (Capítulo 7). • Complejos binucleares de Fe(II), X@[Fe2(H2L)3]3+ (19-20) estudiados mediante el uso de espectroscopía de RMN paramagnética. Se presenta el primer intento en identificar la dinámica de sus estados de simetría-rota, [HS-LS] y [LS-HS]. Se obtuvieron nuevos compuestos dimerizados ([X@Fe(H2L5)3]2)3+ (24-27) atractivos para el estudió magnético en solución (Capítulo 8).
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Mccaskey, Alexander Joseph. "Effects of Electron-Vibron Coupling in Single-Molecule Magnet Transport Junctions Using a Hybrid Density Functional Theory and Model Hamiltonian Approach." Thesis, Virginia Tech, 2014. http://hdl.handle.net/10919/48026.
Full textAbstract:
Recent experiments have shown that junctions consisting of individual single-molecule magnets (SMMs) bridged between two electrodes can be fabricated in three-terminal devices, and that the characteristic magnetic anisotropy of the SMMs can be affected by electrons tunneling through the molecule. Vibrational modes of the SMM can couple to electronic charge and spin degrees of freedom, and this coupling also influences the magnetic and transport properties of the SMM. The effect of electron-vibron coupling on transport has been extensively studied in small molecules, but not yet for junctions of SMMs. The goals of this thesis will be two-fold: to present a novel approach for studying the effects of this electron-vibron coupling on transport through SMMs that utilizes both density functional theory calculations and model Hamiltonian construction and analysis, and to present a software framework based on this hybrid approach for the simulation of transport across user-defined SMMs. The results of these simulations will indicate a characteristic suppression of the current at low energies that is strongly dependent on the overall electron-vibron coupling strength and number of molecular vibrational modes considered.Master of Science
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Thiele, Stefan. "Read-out and coherent manipulation of an isolated nuclear spin using a single-molecule magnet spin-transistor." Phd thesis, Université de Grenoble, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00984973.
Full textAbstract:
La réalisation d'un ordinateur quantique fonctionnel est l'un des objectifs tech- nologiques les plus ambitieux pour les scientifiques d'aujourd'hui. Sa brique de base est composée d'un système quantique à deux niveaux, appelé bit quantique (ou qubit). Parmi les différents concepts existants, les dispositifs à base de spin sont très attractifs car ils bénéficient de la progression constante des techniques de nanofabrication et permettent la lecture électrique de l'état du qubit. Dans ce contexte, les dispositifs à base de spins nucléaires offrent un temps de cohérence supérieur à celui des dispositifs à base de spin electronique en raison de leur meilleure isolation à l'environnement. Mais ce couplage faible a un prix: la détection et la manipulation des spins nucléaires individuels restent des tâches difficiles. De très bonnes conditions expérimentales étaient donc essentielles pour la réussite de ce projet. Outre des systèmes de filtrage des radiofréquences à très basses températures et des amplificateurs à très faible bruit, j'ai développé de nouveaux supports d'échantillons et des bobines de champ magnétique trois axes compacts avec l'appui des services techniques de l'Institut Néel. Chaque partie a été optimisée afin d'améliorer la qualité de l'installation et évaluée de manière quantitative. Le dispositif lui-même, un qubit réalisé grâce à un transistor de spin nucléaire, est composé d'un aimant à molécule unique couplé à des électrodes source, drain et grille. Il nous a permis de réaliser la lecture électrique de l'état d'un spin nucléaire unique, par un processus de mesure non destructif de son état quantique. Par conséquent, en sondant les états quantique de spin plus rapidement que le temps de relaxation caractéristique de celui-ci, nous avons réalisé la mesure de la trajectoire quantique d'un qubit nucléaire isolé. Cette expérience a mis en lumière le temps de relaxation T1 du spin nucléaire ainsi que son mécanisme de relaxation dominant. La manipulation cohérente du spin nucléaire a été réalisée en utilisant des champs électriques externes au lieu d'un champ magnétique. Cette idée originale a plusieurs avantages. Outre une réduction considérable du chauffage par effet Joule, les champs électriques permettent de contrôler et de manipuler le spin unique de façon très rapide. Cependant, pour coupler le spin à un champ électrique, un processus intermédiaire est nécessaire. Un tel procédé est l'interaction hyperfine, qui, si elle est modifiée par un champ électrique, est également désigné sous le nom d'effet Stark hyperfin. En utilisant cet effet, nous avons mis en évidence la manipulation cohérente d'un spin nucléaire unique et déterminé le temps de cohérence T2 . En outre, l'exploitation de l'effet Stark hyperfin statique nous avons permis de régler le qubit de spin nucléaire à et hors résonance par l'intermédiaire de la tension de grille. Cela pourrait être utilisé pour établir le contrôle de l'intrication entre les différents qubits nucléaires. En résumé, nous avons démontré pour la première fois la possibilité de réaliser et de manipuler un bit quantique basé sur un aimant à molécule unique, étendant ainsi le potentiel de la spintronique moléculaire au delà du stockage de données classique. De plus, la grande polyvalence des molécules aimants est très prometteuse pour une variété d'applications futures qui, peut-être un jour, parviendront à la réalisation d'un ordinateur quantique moléculaire.
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Holmberg, Rebecca Jane. "Probing Nanomagnetism through a Materials Approach: Paramagnetic Ions within Nanomaterials." Thesis, Université d'Ottawa / University of Ottawa, 2016. http://hdl.handle.net/10393/35057.
Full textAbstract:
This thesis will describe the magnetic behavior found in a scaling array of magnetic nanomaterials that have been uniquely designed, synthesized and characterised in order to better understand their properties with regards to potential future applications. Within Chapter 1 will be a detailed, yet accessible, introduction to nanomagnetism and the fundamental principles and practical techniques essential to the study of this unique mélange of physics and chemistry. This chapter will be designed to give the reader the necessary tools to understand key literature concepts found in Chapter 2, as well as the work presented in the following chapters. Chapter 2 will provide an overview of relevant literature in the field of magnetic nanomaterials, including: nanoparticles, single-molecule magnets, single-chain magnets and metal-organic frameworks.
Chapter 3 will describe work performed on nanoparticles doped with lanthanide ions in order to explore their resulting size, shape, crystallinity and magnetic properties. The relevance of the chosen particles (NaYF4) pertains to their proposed use in a variety of applications due to their known luminescent properties, which we sought to hybridize with interesting magnetic properties, thus creating multimodal imaging capabilities. Doping with a variety of desired ratios of lanthanide ions (GdIII, TbIII, DyIII, ErIII and YbIII) was successful, producing crystalline nanoparticles with tunable size and shape. Magnetic measurements displayed a clear absence of superparamagnetic behavior, indicating that these materials have the potential to be well-suited to applications in biomedicine as multimodal imaging probes and MRI contrast agents.
Chapter 4 will build on the previously explored doped nanomaterials through creating a hybrid nanomaterial by tethering lanthanide-based magnetic molecules to the surface of nanoparticles. This is performed through the synthetic design of a SMM with two anisotropic DyIII ions, which was synthesized and designed to bear terminal S-groups in order to promote the binding of the magnetic molecule to capping agent free gold nanoparticles. Upon confirmation of the successful surface attachment of the molecules, magnetic measurements displayed that the magnetic molecules maintained their static properties, however, their dynamic properties were altered. This system was the first example of this type of novel approach to the study of magnetic molecules on surfaces for data storage, spintronics, and quantum computing applications.
Chapter 5 will expand on the previous study of ordering arrays of magnetic molecules on the surface of nanoparticles by tethering them into 1D chain networks. We successfully synthesized chain networks with YIII, EuIII, GdIII, TbIII and DyIII lanthanide ions. Magnetic characterisation revealed slow relaxation of the magnetization with no significant interactions between magnetic ions, thus these are discrete magnetic molecules in 1D. Rather surprisingly, the isotropic GdIII analogue displayed field induced slow relaxation of the magnetisation, necessitating the use of ab initio calculations in order to shed light on the potential causes of this unexpected behavior. Overall, through the formation and study of these structures, we observed a new potential method of SMM assembly for the study of ordered arrays of molecular magnets.
Chapter 6 will focus on ordering of discrete magnetic systems in 3D. With this in mind, we successfully isolated the first Co8 cuboctahedron MOF. Magnetic measurements displayed that each SBU was well-isolated, with significant antiferromagnetic coupling between CoII ions, leading to an S = 0 ground state. These interactions were then modelled using density functional theory. This type of study promotes the future development of novel high-nuclearity MOF structures with interesting and tuneable magnetic properties, as well as the potential for assembly of discrete molecular magnetic units in 3D using MOFs.
Chapter 7 utilizes the principles of Chapter 3, wherein magnetic ions are doped into a diamagnetic material; in this case, MOF-5. We sought to isolate one CoII ion in each SBU, and build upon this by adding additional magnetic ions and probing their interactions. Through magnetic measurements we observed a scaling magnetic moment with CoII content, and with higher dopant percentages we began to observe magnetic interactions occurring within the SBUs. Interestingly, we also observed a change in coordination environment with higher dopant percentages, likely as a result of the previously suggested capability of one ZnII ion within the MOF-5 SBU to become hexacoordinate, allowing CoII doping up to a maximum of 25%. Consequently, this study points to the cause of the structural instability that plagues MOF-5 in the presence of air and moisture. We probed this system further in Chapter 8 using FeIII as a dopant ion, and were able to obtain the first crystallographic evidence of the coordination change of ZnII in MOF-5. Furthermore, the structure obtained with FeIII was the first example of metal ion addition within a MOF that bound two interpenetrated frameworks together. This new MOF was found to have the potential to be a more practical material for gas storage and separation, and/or for catalysis. Thus, this study was informative in regards to the inherent instability of the parent framework, as well as a new method of metal addition to a known MOF structure.
Chapter 9 will conclude the work with a discussion of what was performed in, and learned from, each thesis section, as well as provide an outlook and perspective on the novel work that may be derived from these projects going forward.
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Gonzalez, Gabriel. "ELECTRON TRANSPORT IN SINGLE MOLECULE MAGNET TRANSISTORS AND OPTICAL LAMBDA TRANSITIONS IN THE NITROGEN-VACANCY CENTER IN DIAMON." Doctoral diss., University of Central Florida, 2009. http://digital.library.ucf.edu/cdm/ref/collection/ETD/id/2976.
Full textAbstract:
This thesis presents some theoretical studies dealing with quantum interference effects in electron transport through single molecule magnet transistors and a study on optical non-conserving spin transitions in the Nitrogen-vacancy center in diamond. The thesis starts with a brief general introduction to the physics of quantum transport through single electron transistors. Afterwards, the main body of the thesis is divided into three studies: (i) In chapter (2) we describe the properties of single molecule magnets and the Berry phase interference present in this nanomagnets. We then propose a way to detect quantum interference experimentally in the current of a single molecule magnet transistor using polarized leads. We apply our theoretical results to the newly synthesized nanomagnet Ni4. (ii) In chapter (3) we review the Kondo effect and present a microscopic derivation of the Kondo Hamiltonian suitable for full and half integer spin nanomagnets. We then calculate the conductance of the single molecule magnet transistor in the presence of the Kondo effect for Ni4 and show how the Berry phase interference becomes temperature dependent. (iii) We conclude in chapter (4) with a theoretical study of the single Nitrogen vacancy defect center in diamond. We show that it is possible to have spin non-conserving transitions via the hyperfine interaction and propose a way to write and read quantum information using circularly polarized light by means of optical Lambda transitions in this solid state system.Ph.D.
Department of Physics
Sciences
Physics PhD
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Gonzalez, Gabriel. "Electron transport in single molecule magnet transistors and optical [lambda] transitions in the ¹⁵N-V⁻ center in diamond." Orlando, Fla. : University of Central Florida, 2009. http://purl.fcla.edu/fcla/etd/CFE0002740.
Full text
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Jahandar, Kojouri Kimia. "Single Molecule Magnet and Luminescence Properties of Lanthanide and Transition Metal Complexes Using Tetrazine and Naphthalimide Based Ligands." Thesis, Université d'Ottawa / University of Ottawa, 2018. http://hdl.handle.net/10393/38384.
Full textAbstract:
This thesis examined two distinct characteristics of lanthanide and transition metal complexes: Magnetism and Luminescence. In chapter two, synthesis, characterization, magnetic and luminescence investigations of mononuclear lanthanide complexes using Schiff-base tetrazine based ligand were performed. Six novel lanthanide complexes, [LaIIICl3(Htzpy)2], [TbIIICl2(Htzpy)2(MeOH)]Cl, [HoIIICl2(Htzpy)2(MeOH)]Cl, [DyIIICl2(Htzpy)2(MeOH)]Cl, [ErIIICl2(Htzpy)2(MeOH)]Cl and [YbIIICl2(Htzpy)2]Cl have been synthesized successfully and the studies were performed with the application of single crystal X-ray diffractometry, SQUID magnetometry, UV-Vis-NIR spectrometry and custom-built hyperspectral microscope (for luminescence spectroscopy). Chapter three is mainly about the luminescence properties of CoII and CuII complexes using a naphthalimide based ligand. Two complexes, [CoIICl2(Pynap)2] and [CuIIBr2(Pynap)2] were synthesized successfully and characterized using single crystal X-ray diffractometry, UV-Vis spectrometry and hyperspectral microscope (for luminescence spectroscopy). In order to have information about the electrochemical properties of CoII and CuII complexes, their redox activity was monitored by cyclic voltammetry (CV) and compared with the parent ligand. In addition, a rational design to synthesize a new ligand (dipicnap) which consists of both naphthalimide and dipicolinic acid moieties is presented.
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Feuersenger, Jürgen. "Synthesis and characterisation of 3d-4f-complexes and their magnetic properties." Thesis, Bordeaux 1, 2010. http://www.theses.fr/2010BOR14195/document.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse décrit (i) la synthèse de complexes hétérométalliques d’ions 3d et 4f à partir de précuseurs de Mn, Fe et Co, de sels de lanthanides et de ligands organiques et (ii) l'étude de leurs structures et propriétés. 41 complexes polynucléaires ont été synthétisés dans le cadre de ce travail. Les structures moléculaires de tous les composés ont été déterminées par diffraction des rayons X. Les propriétés magnétiques de 22 complexes ont été étudiées, dont quatre montrent une relaxation lente de leur aimantation considérée comme la signature d’un comportement de molécule-aimant. L'activité catalytique du complexe {Mn4Dy6Li2} calciné a aussi été étudiée et s'est avérée efficace pour l'oxydation du monoxyde de carbone. L'étude systématique de complexes isostructuraux de lanthanides a montré que l'incorporation d’ions 4f peut introduire de l’anisotropie magnétique et que l’ion DyIII est généralement le meilleur candidat pour le ciblage de molécules-aimants hétérométalliques 3d- 4fThis dissertation describes the syntheses of 3d-4f-metal complexes starting from preformed compounds of Mn, Fe and Co, lanthanide salts and organic ligands and also the investigation of their structures and properties. 41 new polynuclear heterometallic metal complexes were synthesised in the course of this work with different interesting properties. The structures of all obtained compounds have been confirmed using X-ray diffraction. The magnetic properties of 22 complexes were studied, of which four show frequency dependent out-of-phase signals as expected for SMMs. The catalytic activity of calcinated {Mn4Dy6Li2} was investigated and proved effective for the oxidation of CO. It was established, that the use of precursors leads to new families of compounds. Moreover the study of isostructural compounds across the lanthanide series showed 1) that the incorporation of 4f ions introduces magnetic anisotropy and 2) DyIII is usually the best candidate for targeting 3d-4f-SMMs
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Tang, Minao. "SYNTHESES, STRUCTURES AND MAGNETIC CHARACTERIZATION OF DI- AND TRIVALENT HYDRIDOTRIS(3,5-DIMETHYLPYRAZOL-1-YL)BORATE CYANOMANGANATES." UKnowledge, 2008. http://uknowledge.uky.edu/gradschool_theses/546.
Full textAbstract:
The syntheses, structures, and magnetic properties of a series of di/trivalent hydridotris(3,5-dimethylpyrazol-1-yl)borate (Tp*) cyanomanganates were investigated. Treatment of manganese(III)acetylacetonate with KTp* followed by tetra(ethyl)- ammonium cyanide affords [NEt4][(Tp*)MnII(acac)(CN)] (1). Attempts to oxidize 1 with iodine affords {(Tp*)MnII(κ2O-acac-CN)}n (7); a minor complex {[NEt4][(Tp*)MnII(κ2O-acac-3-CN)]2(µ-CN) (8) was also isolated.
The manganese(II) complex [NEt4][(Tp*)MnII(κ2O-acac-3-CN)(κ1N -3-NC-acac)] (2) was obtained via treatment of Mn(3-acacCN)3 with KTp* and [NEt4]CN. [NEt4]2[MnII(CN)4] (3) was prepared via treatment of Mn(OTf)2 with excess [NEt4]CN. [NEt4][(Tp*)MnIII(CN)3] (4), is prepared via treatment of 4 with Mn(3-acacCN)3, KTp* and excess [NEt4]CN. [PPN][(Tp*)MnIII(CN)3] (5) is obtained via treatment of [PPN]3[MnII(CN)6] with (Tp*)SnBu2Cl.
Combination of 4 with [MnII(bipy)2(OH2)2][OTf]2 afforded a tetranuclear rectangular cluster {MnIII 2MnII 2} (9). At low temperature, {MnIII2NiII2} (10) was prepared via treatment of 4 and [Ni(II)(bipy)2(H2O)2][OTf]2. Treatment of 4 with [CoII(bipy)2(OH2)2][OTf]2 at low temperature failed to give the desired {MnIII2CoII2} complex.
Magnetic measurements indicate that 1, 2, and 7 contain high-spin isotropic MnII with no long-range magnetic order observed for 7 (T > 2 K); 4 contains low-spin MnIII that likely adopt an isotropic 3A2 spin ground state. Surprisingly 9 and 10 do not exhibit slow relaxation of the magnetization (for T > 1.8 K) despite the presence of significant molecular anisotropy.
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Seo, Dongmin. "Alignment of micro-crystals of Mn12-acetate and direct observation of single molecules thereof." [College Station, Tex. : Texas A&M University, 2007. http://hdl.handle.net/1969.1/ETD-TAMU-2574.
Full text
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Amjad, Asma. "Exchange coupling in molecular magnets: Zero, one and three dimensions." Doctoral diss., University of Central Florida, 2013. http://digital.library.ucf.edu/cdm/ref/collection/ETD/id/5755.
Full textAbstract:
Molecular magnets with different dimensionality, whether they are zero-dimensional single-molecule magnets (SMM) or one-dimensional single-chain magnets (SCM) are very interesting, since they allow probing the fundamental aspects bordering quantum and classical physics at the nanoscale level. This dissertation covers experimental studies of two Mn-based exchange-coupled molecule-based magnets and two Co-based single-chain magnets, using both dc Hall-effect magnetometry and electron paramagnet resonance (EPR) techniques. In these multi-dimensional systems, the spin of the molecule exhibits quantum mechanical behavior at low temperature. It is quite interesting to observe the effect of magnetic exchange interactions on the magnetic properties of various complexes; hence they strongly affect the magnetic behavior. In this dissertation, the research is initiated with the study of low-magnetic-nuclearity molecules, starting with a spectroscopic study of a significantly anisotropic Mn(IV) monomer. At low temperature the molecule possesses easy-plane type anisotropy of a remarkable magnitude. Although the molecule is not a single-molecule magnet, the remarkable anisotropy can initiate synthesis of newer and better molecular magnets with Mn(IV) as the main building block. Furthermore, the interplay between the magnetic anisotropy and the inter-ion exchange interactions (J) within the molecule are probed for a dimer and a trimer where the magnetic core is comprised of two and three ions respectively. In the Mn-based case of the dimer, the low coupling between the atoms leads to significant state mixing, thus making it impossible to assign the individual spin states to the dimer or to the respective individual Mn(II) ions. In the case of the trimer, lowering of the symmetry achieved by fine tuning of the inter-ion exchange interactions leads to relieving of frustration in the antiferromagnetic (AF) triangular Mn(III) system, resulting in a well defined ground state and significant zero field splitting. Also a clear hysteretic behavior observed in this system demonstrates its SMM nature at low temperature. Finally, high-field high-frequency magnetic and spectroscopic studies performed on two cobalt-based SCMs reveal that formation of magnetic domains by exchange interactions within the chain are strongly influenced by thermal fluctuations. The chain possesses a uniaxial anisotropy with the quantization axis lying along the length of the chain. Moreover it is shown that modulation of the magnitude of inter- and intra-chain interactions results in a three-dimensional dynamics in one of the samples. Interestingly, detailed dc magnetic studies show a tunable crossover between one- and three-dimensional magnetic dynamics as a function of temperature and/or magnetic field sweep rate. Our voyage through several molecular systems of different dimensionality have allowed us to expand our understanding of the role of exchange interactions on the magnetic behavior in molecular magnetism.M.A.
Masters
Physics
Sciences
Physics
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Schneider, Martin. "Návrh spektrometru s opticky detekovanou magnetickou rezonancí." Master's thesis, Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství, 2017. http://www.nusl.cz/ntk/nusl-318818.
Full textAbstract:
Diplomová práce se zabývá návrhem a sestavením nového spektrometru opticky detekované magnetické rezonance (ODMR) modifikací stávajícího spektrometru magnetického kruhového dichroismu (MCD) přivedením mikrovlnného ozařování. Je navrhnut nový držák vzorku umožnující osvětlení jak viditelným světlem, tak mikrovlnným zářením. Pro přivedení vlnění o nižších frekvencích je navržena anténa, určená k umístění pod vzorkem. Schopnosti celého systému jsou demonstrovány na sloučenínách kovových komplexů.
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Berlinguette, Curtis Paul. "Nanomagnetic molecular materials based on the hexacyanometallate building block: the preparation and characterization of high-spin cluster and chain compounds." Diss., Texas A&M University, 2003. http://hdl.handle.net/1969.1/2196.
Full textAbstract:
The work presented herein describes efforts to synthesize and characterize cyanide-bridged molecular compounds with high-spin ground states. This investigation focused primarily on the assembly of hexacyanometallate units with convergent cationic metal complexes that are coordinated to capping ligands. In this manner, a family of related compounds was developed that serve as models for understanding the role of magnetic exchange interactions and anisotropy in nanomagnetic materials. The work presented in Chapter II describes the successful incorporation of the [Fe(CN)6]3- building block into planar geometries with nuclearities ranging from three to ten metal centers. In Chapter III, this methodology was optimized to yield two pentanuclear FeIII/NiII clusters, namely, the trigonal bipyramidal unit, {[Ni(tmphen)2]3[Fe(CN)6]2}, and the extended square, {[Ni(bpy)2(H2O)][Ni(bpy)2]2-[Fe(CN)6]2}. Magnetic measurements on pure phases of these samples revealed that each system exhibits ferromagnetic coupling between the L.S. FeIII and NiII centers, but neither exhibits slow paramagnetic relaxation effects down to T=2K. In Chapter IV, this chemistry was extended to the [Mn(CN)6]3-building block in order to increase magnetic exchange coupling and anisotropy in this cluster type, efforts that resulted in the isolation of the molecule, {[Mn(tmphen)2]3[Mn(CN)6]2}. This cluster exhibits intramolecular antiferromagnetic exchange interactions between the Mn centers which lead to an S=11/2 ground state and a negative ZFS value (D=-0.348 cm-1), parameters that support the experimental observation of Single-Molecule Magnet (SMM) behavior at low temperatures. A detailed investigation of the physical and structural properties of {[Co(tmphen)2]3[Fe(CN)6]2} in Chapters V and VI led to the realization that the cluster exhibits sensitivity to temperature and humidity. The molecule exists in three different electronic isomeric forms in the solid state and undergoes a charge-transfer induced spin-transition (CTIST) under the influence of temperature. The results presented in Chapter VI describe the behavior of this same cluster in solution, the highlight of which is the discovery that water reacts with the cluster to form a fourth electronic isomer. Finally, it is described in Chapter VII that this Co/Fe trigonal bipyramidal unit can be used as a building block for systematically incorporating three metal types into a family of 1-D chain and cluster compounds.
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Selvanathan, Pramila. "Photochromic switches for luminescence, plasmonic resonance, single molecule magnetic properties, and molecular wires for nano junctions." Thesis, Rennes 1, 2016. http://www.theses.fr/2016REN1S145.
Full textAbstract:
Ce travail est consacré à la synthèse et la caractérisation des commutateurs et des fils moléculaires incorporant l'unité et le ruthénium organométalliques fractions photochromiques. La première partie traite de lanthanides complexe Yb combiné avec l'unité et le ruthénium acétylure fractions photochromiques afin de moduler la luminescence avec l'aide de redox et de stimuli lumineux. Dans la deuxième partie explique la combinaison d'unités DTE photochromiques avec des fragments acétylures de ruthénium pour fixer sur la surface de nanoparticules métalliques afin d'affiner leur résonance plasmonique grâce à la modification de l'environnement de surface en utilisant la lumière et redox stimuli. La troisième partie décrit la préparation de complexes de lanthanides combinés avec une unité photochromique spiropyranne pour commuter les propriétés SMM des complexes via photoisomérisation de l'unité spiropyranne. Dans la dernière partie, nous présentons la synthèse de Oligo (phénylène éthylène) Les fils moléculaires avec différents noyaux centraux afin d'obtenir une variété de fil avec différents niveaux d'énergie HOMO-LUMO pour vérifier l'effet de l'épinglageThis work is devoted to the synthesis and characterization of novel molecular switches and wires incorporating photochromic unit and ruthenium organometallic moieties. The first part deals with lanthanide Yb complex combined with photochromic unit and ruthenium acetylide moieties in order to modulate the luminescence with the help of redox and light stimuli. In the second part explained the combination of photochromic DTE units with ruthenium acetylide moieties to attach on the surface of metal nanoparticles in order to tune their plasmonic resonance through the surface environment modification by using light and redox stimuli. The third part describes the preparation of lanthanide complexes combined with a spiropyran photochromic unit in order to switch the SMM properties of the complexes via photoisomerization of the spiropyran unit. In the last part, we report the synthesis of Oligo(phenylene ethylene) molecular wires with different central cores in order to obtain various wire with different HOMO-LUMO energy levels to check the effect of pinning
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Chatelain, Lucile. "Conception d'assemblages polymétalliques d'uranium pour le développement de molécules aimants." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAV076/document.
Full textAbstract:
L’étude de la chimie des actinides est essentielle dans le cadre de la technologie nucléaire pour le développement de nouveaux combustibles, pour l’étude du retraitement des déchets nucléaires et la migration des actinides dans l’environnement mais aussi pour la compréhension fondamentale des interactions actinide/ligand et la formation de liaisons multiples. Les propriétés magnétiques des molécules polymétalliques d’actinides sont particulièrement intéressantes pour explorer la communication magnétique entre différents centres métalliques. De plus, ces molécules ont été identifiées comme particulièrement prometteuses pour la conception de molécules aimants. L’uranium a une grande réactivité redox notamment due à ses multiples degrés d’oxydation accessibles et forme aisément des assemblages polynucléaires. Néanmoins, très peu de synthèses contrôlées de complexes polymétalliques d’uranium et de neptunium ont été décrites dans la littérature. La première approche de ce travail repose sur la synthèse de clusters oxo/hydroxo d’uranium à partir de l’hydrolyse contrôlée d’uranium tétravalent en présence d’un ligand organique rencontré dans l’environnement. Cette étude a mené à une famille de clusters aux topologies originales, dont la taille varie en fonction des conditions réactionnelles employées. Cependant les clusters obtenus ne mènjavascript:nouvelleZone('abstract');_ajtAbstract('abstract');ent pas à des propriétés de molécules aimants. Dans le but de favoriser une plus grande interaction entre les métaux par le ligand pontant, l’interaction cation-cation a été utilisée pour la synthèse rationnelle d’assemblages d’uranyle(V). Par le passé, peu de complexes d’uranyle(V) ont été isolés à cause de son instabilité vis-à-vis de la dismutation ; cependant, l’optimisation du ligand organique et des conditions de synthèse ont finalement permis de stabiliser l’uranyle(V). Nous avons utilisé des complexes stables d’uranyle(V) comme brique de base pour former des molécules hétéronucléaires avec des métaux 3d et 4f. Un réglage fin des conditions de réactions a mené à une conception rationnelle d’assemblages discrets ou polymériques. L’étude des propriétés magnétiques de ces assemblages d’uranium a mis en valeur des propriétés de molécules ou chaînes aimants avec de hautes valeurs d’énergie de relaxation. L’uranyle(V) a également été utilisé comme modèle structural du neptunium qui est plus radioactif permettant d’isoler un complexe isostructural homométallique de neptunyle(V) grâce à des conditions réactionnelles similaires. Finalement, des ligands nitrures favorisant la formation de liaison multiples uranium-ligand, ont été utilisés pour construire de nouveaux complexes binucléaires d’ujavascript:nouvelleZone('abstract');_ajtAbstract('abstract');ranium supportés par des ligands silanols. De nouvelles molécules, sans précédent, contenant des nitrures comme ligand pontant associés à de l’uranium au degré d’oxydation +III ont été isolées et caractériséesThe study of actinide chemistry is not only essential for the development of nuclear fuel, nuclear fuel reprocessing or environmental clean up, but also for the understanding of fundamental actinide/ligand interactions and multiple bounding. The magnetic properties of polynuclear actinide molecules are of significant interest to investigate the magnetic communication between the metallic centres. Furthermore, they are highly promising for the design of molecular magnets. Uranium undergoes redox reactions due to a wide range of available oxidation states and easily forms polynuclear assemblies. However, only a few controlled synthetic routes towards these polynuclear uranium assemblies are described in the literature. In this context, the first part of this work was dedicated to the synthesis of oxo/hydroxo uranium clusters from the controlled hydrolysis of tetravalent uranium in the presence of an environmentally relevant ligand. This led to the synthesis of clusters with novel topologies, for which size could be varied as a function of the reaction conditions employed. However, the obtained clusters do not behave as SMM. In order to gain a stronger interaction between metallic centres, the cation-cation interaction was used to rationally design polynuclear uranyl(V) complexes. The isolation of uranyl(V) complexes had been limited in the past by its disproportionation, however, a fine tuning of the organic ligand and reaction conditions finally allowed to stabilise uranyl(V). We used stable uranyl(V) units as building block to form heteronuclear complexes with 3d and 4f metals with polymeric or discrete structures. The study of the magnetic properties of the uranium polynuclear assemblies was carried out and revealed single molecule or chain magnet behaviours with high energy barriers. The uranyl(V) unit was also used as a structural model for the more radioactive neptunium element, allowing the isolation of an isostructural trinuclear neptunyl(V) assembly in similar reaction conditions. Finally, the use of a nitride ligand as a bridging unit, allowing the formation of uranium-ligand multiple bonds, was explored to build novel di-uranium complexes supported by siloxy ligands. Nitride molecules containing unprecedented uranium in the +III oxidation state were isolated and characterised
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Farghal, Ahmed M. S. "Co(II) Based Magnetic Systems. Part I Spin Crossover Systems and Dendritic Frameworks. Part II Co(II) Single Molecule Magnets." Thèse, Université d'Ottawa / University of Ottawa, 2012. http://hdl.handle.net/10393/20689.
Full textAbstract:
This work comprises two main parts. The first part outlines our efforts to expand on the recent work of Gütlich et.al. by synthesizing Co(II) based spin crossover systems within a dendritic framework. We wanted to investigate the possibility of synthesizing different first generation, triazole containing dendrimers using “click” type reactions and their coordination ability with Co(II) ions. To this end we have had limited success mainly due to the numerous challenges in synthesizing a pure dendrimer product.
The second part details our efforts in the synthesis of a mononuclear Co(II) based single molecule magnet. This comes as an extension to recent reports by Chang and Long where they have successfully obtained mononuclear Fe(II) single molecule magnets by inducing structural distortions within the complexes to amplify the spin-orbit coupling. We postulated that the use of Co(II) in conjunction with a bulky ligand framework would lead to desirable magnetic properties. We chose the known bis(imino)pyridine ligand scaffold due to its rich chemistry and its interesting and unexpected coordination behaviour, as we have seen in previous research efforts by our lab. To this end we were successful in isolating and characterizing 4 compounds, and we have carried out detailed magnetic measurements on the two most magnetically interesting species.
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Wong, Joanne. "Designing New Heterometallic [2 x 2] Grids using Pyrazolate-bridged Ligands." Doctoral thesis, Niedersächsische Staats- und Universitätsbibliothek Göttingen, 2019. http://hdl.handle.net/21.11130/00-1735-0000-0005-1323-E.
Full text
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Fernandez, Garcia Guglielmo. "Lanthanide-based SMMs : from molecular properties to surface grafting exploiting multi-level ab initio techniques." Thesis, Rennes 1, 2017. http://www.theses.fr/2017REN1S171/document.
Full textAbstract:
Cette thèse de doctorat a été réalisée en cotutelle entre les Universités de Rennes 1 en France et de Florence en Italie. L’objectif de ce travail est tout d’abord de rationaliser les propriétés inter- et intramoléculaires de molécules-aimants (Single Molecule Magnet – SMM) à base d’ions lanthanides (“partie moléculaire”) et puis leur évolution une fois absorbé sur surface (''partie sur surface''). Ces deux aspects ont été examinés dans un cadre théorique et computationnel, en utilisant différentes techniques multi-niveaux, de periodic Density Functional Theory (pDFT) en utilisant une approche post-Hartree-Fock, en fonction de la variable expérimentale d’intérêt. Les molécules-aimants sont d'un intérêt particulier pour le design de nouveaux matériaux magnétiques dans la science des surfaces (comme la spintronique), mais elles permettent également une connaissance des propriétés électroniques et magnétiques approfondie est également nécessaireThe Ph.D. project was a joint agreement between two universities: Université de Rennes 1 in France and Università di Firenze in Italy. The project aimed to shed light on the rationalization of the inter- and intramolecular properties of novel lanthanide-based Single Molecule Magnets, SMMs, (“molecular part”) and their evolution once adsorbed on surface (“surface part”). Both aspects are examined within a theoretical and computational framework, with different multi-level techniques ranging from periodic Density Functional Theory (pDFT) to post-Hartree-Focks approaches, depending on the experimental observable of interest. SMMs are, indeed, at the cutting-edge in the design of novel magnetic materials in surface science (as spintronics or memory storage devices), but for their exploitation a deep understanding of their electronic and magnetic properties is needed
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Feuersenger, Jürgen. "Synthèse et caractérisations de matériaux moléculaires magnétiques." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00755137.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse décrit (i) la synthèse de complexes hétérométalliques d'ions 3d et 4f à partir de précuseurs de Mn, Fe et Co, de sels de lanthanides et de ligands organiques et (ii) l'étude de leurs structures et propriétés. 41 complexes polynucléaires ont été synthétisés dans le cadre de ce travail. Les structures moléculaires de tous les composés ont été déterminées par diffraction des rayons X. Les propriétés magnétiques de 22 complexes ont été étudiées, dont quatre montrent une relaxation lente de leur aimantation considérée comme la signature d'un comportement de molécule-aimant. L'activité catalytique du complexe {Mn4Dy6Li2} calciné a aussi été étudiée et s'est avérée efficace pour l'oxydation du monoxyde de carbone. L'étude systématique de complexes isostructuraux de lanthanides a montré que l'incorporation d'ions 4f peut introduire de l'anisotropie magnétique et que l'ion DyIII est généralement le meilleur candidat pour le ciblage de molécules-aimants hétérométalliques 3d- 4f.
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Apostol, Petru. "Synthèse et propriétés de cristaux liquides et magnétiques de 1,8,15,22-tétraalkoxy-phtalocyanines de métaux (II) et (III)." Thesis, Bordeaux, 2016. http://www.theses.fr/2016BORD0109/document.
Full textAbstract:
Cette thèse décrit dans un premier temps la synthèse entièrement régiosélective de phtalocyanines tétra-(endo-alcoxy)-fonctionnalisées puis la formation de leurs complexes avec des ions métalliques. Dans un second temps sont étudiées leurs propriétés magnétiques, l'induction de mésophases colonnaires dans des gammes de températures convenables et avec des tailles modérées de substituants, ainsi que leur utilisation dans des diodes organiques. L'approche synthétique à suivre est la cyclo-tétramérisation de 3-(2-alkylalcoxy)-phtalonitriles suivie de la coordination d'un ion métallique. La symétrisation des chaînes aliphatiques dans le précurseur 3-alcoxy-phtalonitrile, en allant de 2 butyloctyl à 2-pentylheptyl, maintient la régiosélectivité et le mésomorphisme, tandis que les courtes chaînes 2-butylhexyl mènent à la formation d'un mélange de phtalocyanines régioisomères et à une plus grande tentance à la crystallisation. La combinaison de températures de clarification raisonnables avec un empilement colonnaire à température ambiante et avec une proportion assez importante de centres conjurés au sein de la masse moléculaire rend les deux premières séries de matériaux, c'est-à-dire MPc(OCH2CHBuHex)4, and MPc(OCH2CHPent2)4, potentiellement utiles comme transporteurs de charges uniformément orientables dans des dispositifs électroniques organiques. Nous démontrons que ces matériaux phtalocyanines tétra-α-alcoxy-substitués, représentés par H2Pc(OCH2CHBuHex)4, NiPc(OCH2CHBuHex)4 et CuPc(OCH2CHBuHex)4, mènent à des performances originales des dispositifs quand ils sont utilisés comme couche active organique dans des structures simples de diode ITO/PEDOT :PSS/PC/Al. Un redressement prononcé du courant est obtenu dans des diodes malgré l’alignement planaire prépondérant des colonnes dans les couches. Le ligand Pc tétra-α-alcoxy-substitué très soluble donne des molécules-aimants mononucléaires originales par coordination avec MnIII et DyIII. Remarquablement, l’isomère de symétrie C4h du complexe sandwich octa-alcoxy se forme sélectivement grâce aux subsistants encombrants sur les deux cycles PcThis thesis describes the fully regioselective synthesis of symmetric all-endo tetra-alkoxy-functionalized phthalocyanines and their metal ion complexes accompanied by induction of columnar mesophases in convenient temperature ranges at moderate substituent sizes, as well as their use in organic diodes and the study of their magnetic properties. The synthetic approach to follow is lithium-induced macrocyclization of 3-(2-alkylalkoxy)-phthalonitriles prior to transition meatl ion insertion. Symmetrization of the aliphatic chains in the 3-alkoxy-phthalonitrile precursor from 2-butylocytyl to 2-pentylheptyl maintains both the regioisomeric mixture during the cyclo-tetramerization and to a somewhat greater tendency to crystallization. The combination of attainable clearing temperatures with room temperature columnar stacking and with a relatively high content of conjugated core within the molecular mass makes the first two series of materials, i.e. MPc(OCH2CHBuHex)4, and MPc(OCH2CHPent2)4, potentially useful as uniformly orientable charge transposters in organic electronic devices. We establish that these tetra-α-alkoxy substituted phthalocyanine materials, as exemplified with H2Pc(OCH2CHBuHex)4, NiPc(OCH2CHBuHex)4 and CuPc(OCH2CHBuHex)4, lead to original device performances when applied as an active organic layer in simple ITO/PEDOT:PSS/PC/Al diode structures. A pronounced current rectification of the diodes is obtained despite the preponderantly planar alignment of the columns in the films. The highly soluble tetra-α-alkoxy-substituted Pc ligand, when combined with MnIII and DyIII, gives rise to original mononuclear single molecule magnets. Remarkably, the C4h-symmetric isomer of the octa-alkoxy double decker complex is formed selectively due of presence of the bulky substituents on both Pc rings
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Jeon, Ie-Rang. "Organisation par chimie de coordination de molécules-aimants : vers une nouvelle génération de matériaux magnétiques et photomagnétiques." Thesis, Bordeaux 1, 2012. http://www.theses.fr/2012BOR14614/document.
Full textAbstract:
Depuis leur découverte dans les années 90, les molécules-aimants constituent une classe de matériaux magnétiques qui a attiré l'attention du fait de leur bistabilité magnétique. Ces systèmes donnent l’espoir formidable de pouvoir stocker un bit d’information à l’échelle moléculaire. Ainsi, leur organisation dans des réseaux est devenue un enjeu essentiel en vue de leur intégration dans des dispositifs. Lors de cette thèse, l’organisation contrôlée de ces molécules par chimie de coordination en utilisant différents connecteurs s’est révélée être une stratégie de choix. Le chapitre I présente une approche théorique de ce projet de recherche. Dans ce chapitre, les propriétés de molécules-aimants, chaînes-aimants, conversion de spin et transfert d'électron sont décrits et discutés. Le chapitre II contient la bibliographie pertinente sur les réseaux de coordination à base de molécules-aimants et les systèmes photoactifs bimétalliques conténant des groupements cyanures. Le chapitre III présente l'organisation de molécules aimants[Mn4] en réseaux 1D et 2D par des liens diamagnétiques (ions chlorures) ou des liens paramagnétiques contenant des ions métalliques (NiII, MnII et CuII). Les études physiques (cristallographie par rayons X, mesuresmagnétiques et de chaleurs spécifiques) et des analyses théoriques sur ces nouveaux réseaux ont montré des propriétés magnétiques améliorées par rapport à la molécule-aimant [Mn4] isolée. Dans le chapitre IV, nous avonspréparé de nouveaux connecteurs commutables pour in fine concevoir des réseaux de molécules-aimants photomagnétiques. Une approche « building-block » a été utilisée pour obtenir un composé binucléaire de Fe et Co.Des études spectroscopiques, électrochimiques et magnétiques ont été effectuées et ont révélé sans ambiguïté une conversion de spin thermo-induite à l'état solide, et un transfert d'électron intramoléculaire assisté par protonation contrôlée en solution, accompagnés de changements optiques et magnétiques. Pour la première fois, ce nouveaucomplexe montre deux processus de commutation distincts selon son état physique et le stimulus externe utiliséThe beginning of the 1990’s marked the discovery of Single-Molecule Magnets (SMMs), which created the hope tostore information on a single molecule due to their magnetic bistability. However, it is becoming of strategicimportance to dedicate a part of our research to their organization in order to achieve devices for the potentialapplication. During this thesis work, our strategy was to exploit coordination chemistry to organize these moleculesin a controlled way by using different types of linkers.Chapter I covers theoretical backgrounds for this research project. In this chapter, Single-Molecule Magnets(SMMs), Single-Chain Magnets (SCMs), Spin Crossover (SC) and Electron Transfer (ET) systems are described anddiscussed. Chapter II contains relevant literature on SMM-based coordination networks and photoactive cyanidobasedbimetallic systems. Chapter III presents the organization of [Mn4] SMMs in 1D and 2D networks withdiamagnetic linkers (chlorido ions) or paramagnetic linkers containing NiII, MnII, and CuII ions. The extensivephysical studies (X-ray crystallography, magnetic and heat capacity measurements, and theoretical analysis) on thesenetworks demonstrated new magnetic behavior and enhanced energy barrier compared to the isolated [Mn4] SMMs.In Chapter IV, we prepared new switchable linkers based on the cyanido-bridged Fe/Co unit, to realizephotomagnetic networks of SMMs. A rational building-block approach has been used to design these dinuclearFe/Co complexes. Extensive spectroscopic, electrochemical and magnetic characterizations have been performed tounambiguously reveal in one of the synthesized complexes the presence of a spin crossover induced by temperaturein the solid-state, and an intramolecular electron transfer assisted by controlled protonation in solution, bothaccompanied by optical and magnetic changes. For the first time, this new complex shows two distinct switchingprocesses depending on its physical state and external stimuli
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Mitcov, Dmitri. "Rational functionalization of molecular magnetic materials : towards liquid crystalline phases, improved solubility and modulation of physical properties." Thesis, Bordeaux, 2014. http://www.theses.fr/2014BORD0029/document.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse a été dédié à l’élaboration et l’étude de nouveaux matériaux hybrides obtenus par la fonctionnalisation de molécule-aimants (en anglais single-molecule magnets, SMMs) et de complexes à transfert d’électron. Le premier chapitre fait un état de l’art des deux classes de composés magnétiques utilisées dans ce travail : les molécule-aimants et les systèmes à transfert d’électrons. Une brève description des systèmes magnétiques hybrides présents dans la littérature est ensuite présentée dans le but d’illustrer les motivations qui ont conduit à ce travail. Le chapitre II décrit la fonctionnalisation des molécule-aimants de type [Mn12] dans le but d’obtenir des systèmes cristaux liquides hybrides. Deux approches ont été étudiées : (a) la fonctionnalisation des ligands périphériques avec des groupements fortement lipophiles (longues chaines alkyle) ou (b) le greffage de promoteurs mésogènes par l’intermédiaire d’espaceurs aliphatiques flexibles. Les chapitres III à V présentent les études sur des carrés moléculaires à ponts cyanure {Fe2Co2} qui montrent un transfert d’électron thermo- et photo-induit. Le chapitre III discute de la possibilité de moduler le processus de transfert d’électron de ces carrés moléculaires via le changement du contre anion. La fonctionnalisation du carré moléculaire {Fe2Co2} avec de chaines aliphatiques et son impact induit sur les propriétés physiques à l’état solide et en solutions sont décrits dans le chapitre IV. Le chapitre V discute de l’effet de la fonctionnalisation avec des groupements fortement électrodonneurs, tels que les groupements méthoxy, sur le processus de transfert d’électron des carrés moléculaires {Fe2Co2}The work presented in this thesis was focused on the design and investigation of novel hybrid materials via ligand functionalization of the single-molecule magnets (SMMs) and electron transfer complexes. Chapter I contains general information about these two classes of the magnetic systems. In order to illustrate the motivation behind our work, a brief review on previously reported soft hybrid magnetic systems, is presented. Chapter II is dedicated to the functionalization of [Mn12]-based SMMs towards hybrid liquid crystalline systems via two different approaches: (a) the functionalization of peripheral ligands with strongly lipophilic groups (long alkyl chains), or (b) the grafting of mesogenic promoters through flexible aliphatic spacers. Chapters III – V are focused on cyanido-bridged molecular {Fe2Co2} squares that exhibit thermally or photo-induced electron transfer. Thus, in Chapter III, the possibility to modulate the electron transfer properties in {Fe2Co2} molecular squares via the use of different counter-anion is discussed. The functionalization with long aliphatic chains and its influence over the properties of {Fe2Co2} molecular squares in solid state and solutions are discussed in Chapter IV. Finally, the effect of the ligand functionalization with strongly electron density donating groups (methoxy) over the electron transfer properties of {Fe2Co2} molecular squares is investigated in Chapter V
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Guettas, Djamila. "Elaboration de complexes d'ions 4f à partir de ligands β-dicétone : étude des propriétés de molécule-aimant et de luminescence." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSE1169/document.
Full textAbstract:
Au cours de ces dernières décennies, les cations lanthanides trivalents ont été à l'honneur en matière de haute technologie. Ces éléments sont utilisés dans des applications stratégiques telles que les lunettes optiques et les lasers, les télécommunications, l'éclairage et les écrans, les matériaux magnétiques, les disques durs, les encres de sécurité et les labels de contrefaçon, la catalyse, les biosciences et la médecine, pour n'en citer que quelques exemples. Cet intérêt croissant pour ces métaux fait de la chimie de coordination des éléments 4f un champ de recherche attrayant avec des perspectives presque illimitées. Ainsi la quête de nouveaux matériaux afin d'améliorer le caractère apporté par les éléments 4f au sein de complexes moléculaires n'a cessé de s'intensifier au cours des dernières décennies. Dans ce cadre, la compréhension précise de la relation structure cristalline-propriétés physiques (magnétisme, luminescence) devient primordiale puisqu'elle permet d'améliorer les objets synthétisés. Par conséquent, la conception de nouvelles architectures moléculaires à base d'ions lanthanide se révèle être nécessaire pour élargir la base de données disponibles et ainsi améliorer les connaissances pour ensuite optimiser les applications. Le présent travail de recherche s'insère parfaitement dans cette thématique, à savoir améliorer les connaissances sur les corrélations possibles entre la structure cristalline d'un complexe d'ions lanthanide et ses propriétés. Au cours de cette thèse, différents systèmes moléculaires originaux ont été élaborés et nous nous sommes particulièrement intéressés à la description et la compréhension des propriétés magnétiques et de luminescence. Les complexes ont été construits avec des ligands de type β-dicétone. Ces dernières offrent différents modes de coordinations qui ont permis de mettre en œuvre de nouvelles familles de complexes de lanthanides. Selon les conditions de synthèse, la nuclearité des complexes est contrôlée de [Ln1] à [Ln9]. De même, il a été possible en ajustant les conditions de synthèse de contrôler finement l'environnement des ions lanthanide au sein de ces complexes. Par dopages des clusters à forte nuclearités, nous avons pu exacerber les propriétés de luminescence des composés étudiées. Les édifices dinucléaires, trinucléaires et tétranucléaires présentent quant à eux un comportement de molécule-aimant et certains d'entre eux sont des molécules-aimants avec un moment toroïdal. Enfin, certains de ces complexes peuvent également se comporter comme des matériaux bi-fonctionnels combinant propriété de molécule-aimant et de luminescente. Ainsi l'étude du caractère spectroscopique et magnétique de ces entités nous a permis de rationaliser les propriétés physiques par rapport à la structureOver the last few decades, lanthanides have been highlighted in high technology. These elements are used in strategic applications such as optical glasses and lasers, telecommunications, lighting and screens, magnetic materials, hard drive, security inks and counterfeit labels, catalysis, biosciences and medicine…This progress makes the coordination chemistry of 4f elements a mature and attractive field of research with almost unlimited perspectives which brings a new perception, a new area to coordination chemistry. The quest for new materials to improve the character provided by the 4f elements is steadily intensifying. In this context, the precise understanding of the structure-property relationship takes an important place, since this latter derives the properties. Consequently, it is still necessary to design new structures to expand the available database and thus improve knowledge and then promote applications. The present work is part of this idea to provide more information on the structure-properties relationship of lanthanide complexes. Indeed, during this thesis different original nuclear systems were developed and we were particularly interested in the description and understanding of the magnetic and luminescence properties. Molecular entities were constructed with β-diketone ligands. The latter offer different modes of coordination that have allowed the design of new families of lanthanide complexes. According to synthesis conditions, the nuclearity of the complexes is controlled from [Ln1] to [Ln9]. By doping the complexes with high nuclearity we were able to exacerbate the luminescence properties of the compounds studied. In regards to magnetism, the dinuclear, trinuclear and tetranuclear structures exhibit a single molecule magnet (SMM) behavior and some are magnet molecules with a toroidal moment. Other such complexes can also behave as bi-functional materials, combining SMM and luminescent property. Thus the study of the spectroscopic and magnetic character of these entities enabled us to rationalize the physical properties with respect to the structure, which is a great advantage in the field of coordination of the lanthanides
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Huang, Gang. "Synthesis, crystallographic and magnetic studies of lanthanide-based molecular edifices." Thesis, Rennes, INSA, 2017. http://www.theses.fr/2017ISAR0008/document.
Full textAbstract:
Les molécules-aimants ou Single–Molécule Magnets (SMM) ont attiré une attention croissante au cours des dernières années en raison de leur potentiel attrayant en tant que dispositifs de stockage magnétique à haute densité. Beaucoup d'efforts ont été faits pour améliorer la performance magnétique de ces molécules à l’aide des techniques de chimie de coordination.Dans cette thèse, le travail est organisé en deux parties principales. La première partie est constituée des chapitres 2 et 3 qui se concentrent principalement sur les familles Lanthanide-radicaux zéro- et mono-dimensionnelles. La deuxième partie contient les chapitres 4 et 5, ou des ligands diamagnétiques sont utilisés afin concevoir des matériaux multifonctionnels.Dans la première partie, neuf radicaux TEMPO-R (R représente le substituant) sont utilisés. Leur structure cristalline, ainsi que leurs propriétés magnétiques ont été caractérisées. Dans le chapitre 2, quatre radicaux (TEMPO-OCH3, TEMPO-NH2 TEMPO-Acetamido et TEMPO-OCH2CCH) sont utilisés pour synthétiser des complexes zéro-dimensionnels, dont trois présentent des propriétés de SMM. Dans le cas particulier de TEMPO-OCH3, un très rare comportement de SMM avec lanthanides légers est observé (CeIII, PrIII et NdIII). La première SMM à base de PrIII est ainsi reportée. Dans le chapitre 3, l'objectif est de concevoir des SMM organisés mono-dimensionnellement dans l’empilement cristallin. Cinq autres radicaux sont utilisés: TEMPO-Méthacrylate, TEMPO-OCOPh, TEMPO-oxo, TEMPO-OH et TEMPO-CN. Parmi toutes les chaînes obtenues, [Pr(hfac)3(H2O)(TEMPO-OH)]n (17), [Dy(hfac)3-TEMPO-OH)]n (18) et [Tb(hfac)TEMPO-CN)]n (22) sont identifiés comme SMM. 22 présente la relaxation magnétique la plus lente parmi tous les SMM 4f-2p obtenues dans cette thèse, avec une d'hystérèse magnétique à basse température. Son analogue à base GdIII (23) présente une des plus grandes valeurs d'échange dans les composés de Gd-2p. Enfin un très rare exemple de réseau bidimensionnel 4f-2p de formule [(Ce(hfac)3)3(Oxo-TEMPO)4]n (15) est obtenu. Dans la deuxième partie, une chaine de dimère est obtenue par réaction d'un ligand carboxylique photo-commutable avec des sels d’ions LnIII. La photo-sensibilité du ligand sous irradiation UV a été testée et des mesures magnétiques en solution ont été entreprises. En outre, un composé de type Metal-Organic-Framework (MOF) présentant un comportement de SMM de {[Dy2(o-PDA)3(H2O)2]2H2O}n (28) a été conçu et caractérisé. Une interaction ferromagnétique Ln-Ln a été observée dans ce MOF-SMM et le dopage diamagnétique démontre que, contrairement à ce qui est observé sur [Ln(AZO)3(DMSO)(H2O)]2•4DMSO, cette interaction favorise le comportement de SMMSingle-molecule-magnet (SMM) has attracted increasing attention in recent years due to their appealing potential for high-density storage devices. Much effort has been made to improve the magnetic performance through flexible coordination chemistry strategy.In this thesis, the work is organized in two main parts. The first part is constituted of chapter 2 and chapter 3, primarily focus on the Ln-Radical families aiming at designing zero-dimensional and one-dimensional single-molecule-magnet (SMM). The second part contains chapter 4 and chapter 5, in which the ligands are replaced by diamagnetic ones for the purpose of designing the multifunctional materials.In the first part, nine TEMPO-R (R represents the substituent) radicals are employed to construct zero-dimensional and one-dimensional complexes. These kinds of compounds were prepared by reactions in the dichloromethane/n-heptane co-solvents between the precursor [Ln(hfac)3(H2O)2] and TEMPO radicals. Subsequently their molecular structure as well as magnetic properties have been characterized and described. In chapter 2, four radicals (TEMPO-OCH3, TEMPO-NH2 TEMPO-Acetamido and TEMPO-OCH2CCH) are used to synthesize monometallic or dimetallic complexes, among which three are successful to construct the SMM. For the special case of TEMPO-OCH3 a rare light lanthanide ions (CeIII, PrIII and NdIII) SMM behavior is reported. The PrIII derivative is the first PrIII-based SMM ever reported. In chapter 3, the target is to design SMM in one dimension by using another five radicals: TEMPO-Methacrylate, TEMPO-OCOPh, TEMPO-oxo, TEMPO-OH and TEMPO-CN. Among all the chains, [Pr(hfac)3(H2O)(TEMPO-OH)]n (17), [Dy(hfac)3-TEMPO-OH)]n (18) and [Tb(hfac)3(TEMPO-CN)]n (22) are identified as chains of SMM. 22 exhibits the slowest magnetic relaxation among all the 4f-2p SMMs obtained in this thesis, with a small opening of magnetic hysteresis. Its analogue of [Gd(hfac)3(TEMPO-CN)]n (23) even exhibits one of the largest exchange values in Gd-2p compounds. Last a very rare example of bidimensional 4f-2p network of formula [(Ce(hfac)3)3(Oxo-TEMPO)4]n (15) is obtained.In chapter 4, the salt of a photo-switchable carboxylic ligand was reacted with LnIII ions to afford a chain-like arrangement of dinuclear complexes of formula [Ln(AZO)3(DMSO)(H2O)]2•4DMSO. Photo-sensitivity of the ligand under the irradiation of UV has been tested together with magnetic measurements in solution. In chapter 5, a Metal-Organic-Framework (MOF) (28) has been designed and characterized. Ln-Ln ferromagnetic interaction has been observed and diamagnetic doping highlight that, contrary to what observed on [Ln(AZO)3(DMSO)(H2O)]2•4DMSO, this interaction promote SMM behavior in a so-called MOF-SMM
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Siretanu, Diana. "Fonctionnalisation de matériaux moléculaires magnétiques : vers des systèmes soluble et cristaux liquides." Thesis, Bordeaux 1, 2011. http://www.theses.fr/2011BOR14367/document.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, nous avons développé la synthèse de nouveaux matériaux magnétiques hybrides afin d’améliorer la mise en forme de ces systèmes. Une partie de notre travail a consisté à fonctionnaliser la partie organique de matériaux moléculaires possédant des propriétés magnétiques remarquables, par des groupes fonctionnels connus pour induire des phases cristal-liquide ou pour augmenter la solubilité. Nous avons réalisé la fonctionnalisation rationnelle (i) de molécules aimants (Single-Molecule Magnets, SMM), (ii) de systèmes à conversion de spin et (iii) à transfert d'électrons, induisant ainsi des matériaux plus solubles et des phases cristal liquide.Le Chapitre I présente trois classes importantes de complexes magnétiques: les molécules-aimants, les systèmes à conversion de spin et de transfert d'électrons. Afin d’illustrer les motivations de notre travail une étude bibliographique dédiée aux matériaux hybrides magnétiques est ensuit présentée. La fonctionnalisation rationnelle des SMM et des systèmes à conversion de spin, respectivement, vers des phases cristallines liquides ont été discutés dans le Chapitre II et III. De nouveaux complexes fonctionnalisés à base de Mn12, FeII/triazole et [FeII(LN2O2)(LN)2] ont été obtenus. La conservation des propriétés magnétiques après fonctionnalisation du ligand a été confirmée, mais malheureusement, ces nouveaux composés ne montrent pas de comportement mésomorphe en dessous de la température de décomposition. Le Chapitre IV porte sur la fonctionnalisation des complexes à transfert d'électrons. La fonctionnalisation du ligand alkyle confère une bonne solubilité à ces complexes, et le comportement commutable activé thermiquement à l’état solide a ainsi pu être transféré à des solutions diluéesIn this thesis, we tried to develop hybrid magnetic material chemistry in order to get soft systems that can be easy-processable. This work deals with functionalization of the organic part of interesting molecule-based magnetic materials by groups known to induce liquid crystal phase or to increase the solubility. We achieved the rational functionalization of molecule-based magnetic materials, like (i) Single-Molecule Magnets (SMM), (ii) Spin Crossover (SC), and (iii) Electron Transfer (ET) systems, towards more soluble systems and liquid crystal phases.Chapter I contains general information about three important classes of magnetic complexes: SMMs, SC and ET systems. In order to illustrate the motivation of our work, a bibliographic study about hybrid magnetic materials is then presented. Rational ligand functionalization of SMMs and SC systems towards liquid crystalline phases are discussed in Chapter II and III, respectively. New functionalized Mn12 complexes, FeII/triazole-based and [FeII(LN2O2)(LN)2] systems were obtained. The conservation of magnetic properties after ligand functionalization was confirmed, but unfortunately, these new compounds do not show mesomorphic behaviour below the decomposition temperature. The Chapter IV is focused on ligand functionalization of ET complexes. Alkyl functionalization of the ligand provides a good solubility to these complexes, and the thermally-induced switchable behaviour observed in solid state has been successfully transferred to dilute solutions
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Darbinean, Elena. "Fonctionnalisation rationnelle de matériaux moléculaires : vers des liquides et des cristaux-liquides magnétiques." Thesis, Bordeaux, 2017. http://www.theses.fr/2017BORD0556.
Full textAbstract:
Développer des méthodes efficaces pour mettre en forme les matériaux moléculaires magnétiques demeure un enjeu majeur et représente une étape essentielle en vue de possible applications. A cet égard, l’élaboration d’hybrides magnétiques présentant des propriétés de cristaux-liquides ou des systèmes solubles apparait comme une approche prometteuse. Ce travail de thèse a été axé sur la conception, la synthèse et la caractérisation de nouveaux hybrides basé sur des molécule-aimants (SMMs), des complexes à conversion de spin (SCO) et systèmes à transfert d'électrons (ET). Le chapitre I contient des informations générales et concepts théoriques sur ces trois classes de complexes magnétiques (SMM, SCO et ET) ainsi qu’un aperçu bibliographique sur les hybrides magnétiques connus. Le chapitre II est axé sur nos travaux de fonctionnalisation de molécules-aimants basés sur le complexe Mn12, en vue d’obtenir des phases cristaux-liquides. Dans le chapitre III, l’étude d’une série de complexes à conversion de spin de type Fe(II)-pyridylbenzohydrazone au sein de phases cristallines ou de phases molles est décrite. Le chapitre IV est dédié à l’étude de complexes tetra nucléaire a pont cyanure de type {Fe2M2} (M = Co2+, Ni2+),qui sont connus pour présenter des propriétés de transfert de charge ou SMM avec l’ion Co(II) etNi(II), respectivement. Dans ces trois chapitres expérimentaux, l’influence de la fonctionnalisation des ligands sur l’auto-organisation et les propriétés thermiques et magnétiques des matériaux résultants est discutée en détailDeveloping efficient methods to process molecular magnetic materials remains a considerable challenge and constitutes one of the critical steps toward possible applications. In this scope, the development magnetic hybrids featuring liquid crystal properties or improved solubility appears as a promising approach. This thesis work aimed to design, synthetize and characterize new hybridmaterials based on the single-molecule magnets (SMMs), spin crossover (SCO) and electrontransfer (ET) complexes. Chapter I contains general information and theoretical concepts on these three classes of magnetic complexes (SMMs, SCO and ET complexes), followed by a bibliographicsurvey on hybrid magnetic materials. Chapter II, rational is focused on the functionalization ofMn12-based SMM towards liquid crystalline phases. In Chapter III, a series of pyridylbenzohydrazone-based Fe(II) SCO complexes is investigated in both crystalline and soft matter phase. Chapter IV is dedicated to the study of cyanido-bridged {Fe2M2} molecular squares(M = Co(II), Ni(II)), which are known to exhibit SMM and thermally- or photo induced ET,respectively with Co(II) and Ni(II). In these three experimental chapters, the influence of ligand functionalization on self-organization, thermal and magnetic properties of the resulting materials is discussed in detail
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Kern, Michal. "Optický systém pro torzně detekovanou elektronovou spinovou rezonanční spektroskopii." Master's thesis, Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství, 2015. http://www.nusl.cz/ntk/nusl-232014.
Full textAbstract:
Táto diplomová práca sa venuje vylepšeniu spektroskopu Torzne Detegovanej Elektrónovej Spinovej Rezonancie (TDESR) výmenou aktuálnej kapacitnej detekcie výchylky ohybného ramienka za optické metódy. Práca popisuje základy Elektrónovej Spinovej Rezonančnej (ESR) spektroskopie s dôrazom na TDESR a tému magnetizmu jednomolekulových magnetov. Následne je vysvetlená detekcia výchylky ramienka pomocou odrazu laserového zväzku a interferometrie. Všetky kroky nutné k skonštruovaniu spektrometra a jeho uvedenia do prevádzky sú podrobne popísané. Pomocou detekcie odrazu laserového zväzku sme úspešne získali vysoko kvalitné TDESR spektrá kryštálu jednomolekulového magnetu Fe4. Týmto meraním sme dokázali vhodnosť použitia tejto metódy a jej výraznú prevahu nad pôvodnou kapacitnou detekciou, najmä v oblasti kvality, rozlíšenia a rýchlosti. Zároveň sme na ďaľšie vylepšenie TDESR spektrometra navrhli a zostrojili zostavu využívajúcu na detekciu výchylky interferometer.
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Sakly, Nahed. "Investigations structurale et physique du système d'oxydes à chaînes de spins Ising (Sr, Ca)1+xCoxMn1-xO3." Thesis, Normandie, 2020. http://www.theses.fr/2020NORMC232.
Full textAbstract:
Ce manuscrit présente l’étude expérimentale des propriétés structurales et physiques d’une série de composés à chaînes de spins Sr4−xCaxCoMn2O9, appartenant à la famille d’oxydes A1+X(A’XB1−X)O3. Dans cette série, les chaînes 1D sont constituées des octaèdres MnO6 et prismes trigonaux CoO6 reliés par les faces, et réparties sur un réseau triangulaire avec un couplage antiferromagnétique entre elles. Ces chaînes présentent une forte anisotropie magnétique de type Ising provenant du cation Co2+ (HS, 3d7, S = 3/2). D’abord, l'étude structurale de ces chaînes révèle qu’elles peuvent être incommensurables, à cause d’un changement de degré d'oxydation du cobalt en fonction des conditions de synthèse. Ensuite, nous nous sommes intéressés à l'étude des deux composés Sr4CoMn2O9 (x=0) et Sr2Ca2CoMn2O9 (x=2). Le composé x=0 commensurable a montré l'absence de mise en ordre magnétique à longue distance (LRO) et des réponses dynamiques de relaxation de spins, typiques des Single-Ion Magnet (SIM) et Single-Chain Magnet (SCM) dont l'amplitude de leurs pics caractéristiques dépendde la (in)commensurabilité. En revanche, dans x=2, seule la réponse SIM a été observée à basse température, et qui coexiste avec le LRO à TN ~ 28 K. Les données de diffraction des neutrons montrent que cet LRO est compatible avec un état antiferromagnétique partiellement désordonné (PDA). Un régime pré-transitionnel particulier a été aussi observé entre TN et T* (~ 32.5 K), qui a été considéré comme un effet précurseur de LRO. D'un autre côté, un couplage magnéto-électrique a été également mis en évidence au sein de ce composé, dont l'origine a été interprétée par un phénomène de striction d’échange. Finalement, nous avons étudié l'anisotropie magnétique dans des échantillons orientés, dont la morphologie des grains a été optimisée par différents traitements thermiquesThis manuscript presents the experimental study of structural and physical properties of a spin chain compounds Sr4-xCaxCoMn2O9, belonging to the large oxides family A1+XA'XB1-XO3. In this series, the 1D chains are made up of the octahedra MnO6 (Mn4+) and trigonal prisms CoO6 (Co2+) connected by the faces, and distributed over a triangular lattice with an antiferromagnetic coupling between them. These chains exhibit a strong Ising-type magnetic anisotropy, originating from the cation Co2+ (HS, 3d7, S = 3/2). First of all, the structural study of these chains reveals that they can be immcommensurate, due to a change in the degree of oxidation of cobalt depending on the synthesis conditions. Then, we were interested in the study of the two compounds Sr4CoMn2O9 (x=0) and Sr2Ca2CoMn2O9 (x=2). The x=0 compound showed the absence of long-range magnetic ordering (LRO) and dynamic spin relaxation responses, typical of Single-Ion Magnet (SIM) and Single-Chain Magnet (SCM), of which the amplitude of their characteristic peaks depends on the (in)commensurability. On the other hand, in x = 2, only the SIM response was observed at low temperature, and which coexists with the LRO at TN ~ 28 K. The neutron diffraction data show that this LRO is compatible with a partially disordered antiferromagnetic state (PDA). A particular pre-transitional regime was also observed between TN and T* (~ 32.5 K), which was considered to be a precursor effect of LRO. Furthermore, a magneto-electric (ME) coupling has also been demonstrated within this compound. The mechanism of this ME coupling has been discussed as a result of exchange-striction phenomenon. Finally, we studied the magnetic anisotropy in oriented samples, whose grain morphology was optimized by different heat treatments
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Jung, Julie. "Étude ab initio de molécules aimants à base d'ions lanthanides." Thesis, Rennes 1, 2015. http://www.theses.fr/2015REN1S038/document.
Full textAbstract:
Les ions lanthanide sont employés avec succès pour la synthèse de molécules-aimants caractérisées par une relaxation lente du moment magnétique d’origine purement moléculaire. Ces propriétés sont principalement liées à la forte anisotropie intrinsèque de ces ions, ainsi qu’à leur moment magnétique intense. Dans le cas de complexes contenant plusieurs porteurs de spin (métaux 3d, 4f ou radicaux organiques), la proximité de ces centres peut induire entre ces derniers une interaction de couplage aussi appelée échange magnétique. La rationalisation de telles propriétés est notamment rendue possible par l’approche ab initioLanthanide ions have been used successfully in the synthesis of single molecule magnets for more than a decade. This particular class of molecules shows slow relaxation of their magnetization from purely molecular origin. This property come mainly from the strong single ion anisotropy of these ions, and from their high magnetic moment. In the case of complexes with more than one spin carrier (3d, 4f metal or organic radical), coupling interactions can arise. These are called magnetic exchange. In this framework, ab initio calculations are a useful tool for magneto-structural correlations
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Ganzhorn, Marc. "Couplage de systèmes magnétiques et mécaniques à échelle moléculaire." Phd thesis, Université de Grenoble, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00820247.
Full textAbstract:
Dans ce manuscrit, nous présentons d'abord le bloc de construction moléculaire ultime pour les dispositifs de spintronique, les aimants à molécule unique (Chapitre 2). En particulier, nous nous concentrerons sur une molecule de TbPc2 et différentes approches pour sonder son aimantation à l'aide de détecteurs a base de nanotubes de carbone et de mécanismes de couplage différents (flux magnétique, couplage électronique et mécanique). Dans le but de construire un detecteur de torque supramoléculaire capable de sonder le moment magnétique d'un aimant moléculaire, nous allons décrire dans le chapitre 3 un candidat très prometteur, un système nanoélectromécanique (NEMS) à base d'un nanotube de carbone. Nous décrirons d'abord les avantages de NEMS à base de carbone par rapport aux résonateurs classiques à base de silicium. Par la suite, nous présenterons l'état de l'art des NEMS à base de nanotubes de carbone, en nous focalisant en particulier sur deux différents mouvements nanomécaniques, un mode de flexion transverse et un mode de compression longitudinal. Dans le chapitre 4, nous présenterons la mise en oeuvre expérimentale d'un detecteur de torque supramoléculaire basé sur NEMS à nanotubes de carbone et des aimants à molécule unique. Nous décrirons d'abord le processus de fabrication ultra propre et les étapes de la caractérisation d'un NEMS à nanotubes de carbone à températures ambiante et cryogénique. Nous allons ensuite démontrer un procédé de greffage d'une molécule aimants de TbPc2 sur un tel NEMS à nanotube de carbone, qui conserve à la fois les propriétés magnétiques de la molécule et les propriétés mécaniques du résonateur. Dans le chapitre 5, nous allons ensuite procéder à une étude systématique du mode de flexion transverse dans un NEMS à nanotube de carbone. Nous montrerons, que la dissipation de ce mode de vibration induit par l'effet tunnel d'électron unique à travers le nanotube de carbone (considére comme point quantique) dépend essentiellement de l'environnement électronique du nanotube, c'est à dire de la capacité, du couplage entre le nanotube de carbone et les electrodes métalliqes, du courant et de la température. Les résultats indiquent que l'on pourrait atteindre des facteurs de qualité de 10^6 ou plus en choisissant un diélectrique de grille appropriées et/ou en améliorant le couplage entre le nanotube de carbone et les electrodes, ce qui permettrait notamment d'augmenter la sensibilité du NEMS nanotubes de carbone par rapport à un torque magnétique générer par le retournement d'un aimant moléculaire. Dans le chapitre 6, nous démontrons la présence d'un mode de vibration longitudinal quantique dans un NEMS à base de nanotube de carbon fonctionnalisé avec des aimants moléculaires de TbPc2. Nous allons en particulier montrer que la nature quantique des deux systèmes, se traduit par un fort couplage entre le mode de compression longitudinal et l'aimantation d'un aimant moléculaire TbPc2 unique greffé sur la parois du nanotube de carbone. Ce fort couplage permet par la suite de détecter les états de spin nucléaire dans la molécule de TbPc2. Enfin, nous présenterons dans la conclusion de ce manuscrit quelques perspectives pour la détection et la manipulation (coherente) d'un seul spin (nucléaire) à l'aide d'un système mécanique quantique.
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Gutium, Ababei Rodica. "Synthèses et études de nouveaux matériaux magnétiques et photomagnétiques." Thesis, Bordeaux 1, 2011. http://www.theses.fr/2011BOR14238/document.
Full textAbstract:
Le développement récent de l’électronique exige la mise au point de composants de plus en plus efficaces, de plus en plus rapides et de plus en plus réduits en taille. Dès les années 1970, il a été montré que l'on pourrait utiliser la molécule comme composante électronique élémentaire. Dans ce domaine, le chimiste sait aujourd’hui créer des molécules douées de propriétés remarquables, comme par exemple les molécules-aimants et les chaines-aimants qui montrent une bistabilité magnétique à basse température (T < 10 K) liée à la relaxation lente de leur aimantation, leur conférant ainsi la capacité de conserver l’information. Dans ce contexte, l’idée d’organiser des molécules-aimants par des connecteurs moléculaires photocommutables permet à la fois d’ajouter une propriété magnétique supplémentaire au matériau, mais également de photo-contrôler la bistabilité magnétique de ces objets. Dans ces travaux de thèse, nous nous sommes intéressés à l’association de molécules-aimants avec deux types de liens : les complexes à transfert de charge Na2[Fe(CN)5NO] et à conversion de spin [Fe(LN5)(CN)2] et [Fe(LN3O2)(CN)2] (LN5 et LN3O2 étant des ligands pentadentes) dans le but de photo-contrôler les propriétés magnétiques. Les résultats obtenus dans la partie dédiée à l’organisation des complexes [MnIII(BS)]+ via le précurseur photo-actif nitroprussiate se sont révélés décevants du point de vue photomagnétisme. Toutefois, un des nouveaux composés 2D présente un comportement magnétique de type molécule-aimant. La stratégie de connecter les précurseurs de [MnIII(BS)]+par des complexes photomagnétiques [Fe(LN3O2)(CN)2] et [Fe(LN5)(CN)2] pour synthétiser de nouveaux systèmes photosensibles a porté ces fruits puisque neuf nouveaux systèmes ont été synthétisés. Permi les résultats les plus significatifs, nous avons obtenu un système unidimensionnel dans lequel les unité dimères [MnIII2(BS)2]2+ sont connectées par l’entité photomagnétique et qui présente un comportement de molécule-aimant. On retiendra aussi un autre système unidimentionnel qui présente un ordre antiferromagnétique et de la relaxation lente de l’aimantation. D’autre part, les études photomagnétiques ont clairement montré des comportements photoinduits pour les cinq composés qui contiennent les centres FeII à l’état bas spin. Pour conclure, le développement de notre stratégie est prometteur pour la création de nouveaux matériaux photomagnétiques dans les années à venirThe exponential growth of technological demands for information storage capacity is at the origin of the nanosciences and the development of the molecular electronics. Since more than 40 years, the main objective in this field of research is mainly to store as fast as possible more information in a smaller volume. Nowadays, chemists know how to create molecules with remarkable properties, such as Single–Molecule Magnets (SMMs) and Single–Chain Magnets (SCMs), which show magnetic bistability at low temperature (T < 10 K) providing a memory effect. Therefore, the design of novel materials with original physical properties, based on molecular magnetic objects, became the focus of many researches around the world. Following this approach, the design of SMM linked by active bridges that can switch between two magnetic states under external stimuli (temperature, pressure, light...), should favor additional properties and allow an external control (by irradiation) of the magnetic properties of the final SMM-based materials. The goal of this thesis is to organize SMMs by assembling them with two types of linkers: electron-transfer building blocks (Na2[Fe(CN)5NO]) and spin-crossover complexes ([Fe(LN5)(CN)2] and [Fe(LN3O2)(CN)2]). Three new materials obtained from the organization of [MnIII(BS)]+ complexes with the [Fe(CN)5NO]2- building-block, showed no significant photoactivity unlike the Na2[Fe(CN)5NO] precursor. Nevertheless, one of these organized systems exhibits Single-Molecule Magnet behaviour. The employed strategy to link [MnIII(BS)]+ units with photomagnetic [Fe(LN5)(CN)2] and [Fe(LN3O2)(CN)2] spin-crossover complexes, leads to nine new interesting compounds. The most significant novelty from a structural point of view is the various topologies of compounds obtained from molecular complexes to one-dimensional architectures with different arrangements. All compounds exhibit interesting magnetic properties. For example, one of the unidimensional networks shows an antiferromagnetic order followed by a slow relaxation of the magnetization that has been observed for the first time in a canted system. On the other hand, magnetic investigations under light irradiation have revealed remarkable photoinduced properties in the case of five systems based on FeII units in their low spin state. In conclusion, the synthetic strategy used in this thesis has been experimentally validated and opens new perspectives for future photomagnetic SMM and SCM systems
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Magri, Andrea. "Multifunctional complexes for molecular devices." Thesis, Strasbourg, 2014. http://www.theses.fr/2014STRAE036/document.
Full textAbstract:
Les semi-conducteurs organiques à base d’aluminium ont été systématiquement synthétisés et caractérisés par méthodes photo-physiques et électrochimiques. Une étude de leur relation structure-propriétés électroniques a été menée. Les orbitales frontières ont été comparées à celles obtenues par calcul. De nouvelles méthodes ont été utilisées permettant une description de la morphologie des SCOs et un calcul de mobilité des porteurs de charges associés. La mobilité des trous dans Al(Op)3 a été mesurée sur des transistors en film minces: 0.6-2.1×10−6cm2V−1s−1. Par des techniques de spectroscopie en photoémission, la surface de l’hybride Co/Al(Op)3 a été sondée, révélant deux états d’interfaces hybrides, où la polarisation de spin de HIS1 est 8% plus élevée comparée au cobalt nu, et 4% plus faible dans HIS2. Enfin, des aimant moléculaires à base de phénalényle ont été étudiés. [Dy(Op)2Cl(HOp)(EtOH)] présente notamment un gap énergétique de 43.8K et un temps de relaxation de 5x10-4 sAluminum-based organic semiconductors (OSCs) were systematically synthesized and studied by photophysical and electrochemical methods to identify a relationship between their chemical structure and electronic properties, using Alq3 as benchmark. Experimental HOMO and LUMO were compared to those computed. In addition, newly developed methods were implemented to generate morphologies and calculate charge carrier mobilities. The hole mobility of Al(Op)3 was measured in thin film transistors: 0.6-2.1×10−6 cm2V−1s−1. By photoemission spectroscopy techniques, the Co/Al(Op)3 hybrid interface was probed. Two hybrid interface states (HISs) were unraveled; the SP (spin polarization) of HIS1 is 8% higher than bare cobalt, whereas the SP of HIS2 is 4% lowered. At last, phenalenyl-based dysprosium SMMs (single-molecule magnet) were investigated. [Dy(Op)2Cl(HOp)(EtOH)] showed an energy gap of 43.8K and a quantum relaxation time of 5x10-4s
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Jin, Hong-Guang. "Biomimetic self-assembling phthalocyanines." Thesis, Aix-Marseille, 2016. http://www.theses.fr/2016AIXM4338.
Full textAbstract:
Cette thèse vise principalement à décorer des phtalocyanines avec des groupes de reconnaissance supramoléculaires pour induire leur auto-assemblage pour la première fois avec ces chromophores robustes imitant les bactériochlorophylles chlorosomales naturelles. D’autre part, cette thèse est également dédiée à la méthodologie de synthèse des complexes à trois étages avec des lanthanides complexant des porphyrines et phtalocyanines encombrantes.La première partie présente quelques concepts de base et des exemples segéstifs dans la biomimétique et l’auto-assemblage moléculaire. Les auto-assemblages biomimétiques des bactériochlorophylle c, d, e ont été examinés suivie par la synthèse, la séparation des régioisomères des phtalocyanines et des cellules solaires construites avec des phtalocyanines. La deuxième partie présente des travaux originaux sur une série d'antennes pour la coolléction de la lumière, comme les acylphthalocyanines qui font d'auto-assemblage avec des groupes carbonyle comme motifs de reconnaissance, un atome de zinc central et diverses chaînes alkyle de solubilisation. Ces nouveaux composés pourraient s’auto-assembler de la même manière que les bactériochlorophylles naturelles. La troisième partie de cette thèse se concentre sur les propriétés électrochimiques et magnétiques de lanthanides-porphyrine-phtalocyanine complexes sandwich ‘’triple deckers’’ volumineux, synthétisés par une nouvelle méthode sous irradiation avec des micro-ondes. Le site initial de l'oxydation ou de réduction de ce type de molécules à trois étages a d'abord été attribué par la combinaison de la spectroélectrochimie de couche minceThis thesis mainly aims to decorate phthalocyanines with supramolecular recognition groups for inducing their self-assembly for the first time with these robust chromophores mimicking the natural chlorosomal bacteriochlorophylls. Meanwhile, this thesis is also dedicated to the synthetic methodology of bulky lanthanide porphyrin phthalocyanine triple-decker complexes. The first part provides some basic concepts and some delicate examples in biomimetics and molecular self-assembly, then biomimetic bacteriochlorophyll c, d, e self-assembles were simply reviewed, followed by the introduction on the synthesis, regioisomer separation of phthalocyanines and phthalocyanine-sensitized solar cells. The second part presents a series of light-harvesting antennas, namely self-assembling acyphthalocyanines, with carbonyl groups as recognition motifs, a central zinc atom and various solubilizing alkyl chains, which could self-assemble in the same way as the natural bacteriochlorophylls. These assemblies were characterized by UV-Vis, Variable-temperature UV-Vis and 1H-NMR spectra. The third part of this thesis focuses on the electrochemical and magnetic properties of bulky lanthanide porphyrin phthalocyanine triple-decker complexes synthesized by microwave-mediated, therein, the initial site of oxidation/reduction on this type of triple-decker molecules was firstly assigned by combining the thin-layer spectroelectrochemistry and the assignments of the electronic absorption spectra. Furthermore, the different single-molecule magnet behaviors of the corresponding Tb and Dy triple-decker complexes were also studied
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Krajňák, Tomáš. "Depozice velkých organických molekul v UHV." Master's thesis, Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství, 2019. http://www.nusl.cz/ntk/nusl-402579.
Full textAbstract:
In this thesis, large organic molecules (DM15N, DM18N, Cu(dbm)2) were deposited. These molecules are cannot be deposited by thermal sublimation due the fact that they decompose at lower temperature than they sublime. The employed molecules to single molecular magnets, which can be potentially used as quantum bites (qubit). The new method of deposition atomic layer injection made by Bihur Crystal company was introduced and tested. The method uses liquid solution with molecules which is driven by argon gas through pulse valve to the sample placed in ultra-high vacuum chamber. During the deposition, droplets of solution are formed on the sample surface. The solvent can be removed by light annealing or by keeping the sample in the vacuum for couple of days. The molecules were investigated by x-ray photoelectron spectroscopy and by scanning electron microscopy to determine fragmentation of the molecules, to study topography of the resultant surface and homogeneity of the deposited layer. We found conditions at which the intact molecules are deposited on the sample surfaces and form molecular nano- and micro- crystals.
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Bulicanu, Vladimir. "Synthesis and study of magnetic molecular materials based on Co(II) and Cr(II) trinuclear clusters containing M-M bonds." Thesis, Bordeaux, 2016. http://www.theses.fr/2016BORD0239.
Full textAbstract:
Dans cette thèse est décrite la synthèse et les propriétés magnétiques des composés de coordination contenant des liaisons Co-Co ou Cr-Cr. Le contexte général sera discuté dans la première partie de ce travail en considérant l'évolution historique de ce type de chimie de coordination. Dans le deuxième chapitre, la possibilité d'intégrer un cluster {Co3} avec des ligands dipyridylamide et liaisons intermétalliques, dans des polymères de coordination unidimensionnels est discutée. Les interactions entre les porteurs de spin et l'effet du ligand pontant sont étudiés. Les changements des propriétés de transition de spin sont contrôlés en comparant par rapport au précurseur. Dans le troisième chapitre, les propriétés de molécule aimant d'un cluster de {Cr3} analogue à celui du {Co3}, sont étudiées. L'influence du ligand axial et la symétrie de la molécule sont également considérés et corrélées avec les propriétés de la molécule. Dans le quatrième chapitre, l'effet de la transition de spin induite par la coordination est étudié sur un exemple de cluster de {Co3} avec des ligands dipyridylformamidinate. La rupture et le rétablissement d'une liaison Co-Co est contrôlée par le biais de la température et de la lumière. L'effet de la rupture de la liaison intermétallique sur les propriétés magnétiques et structurales est aussi étudiéIn this thesis is described the synthesis, structures and magnetic properties of coordination compounds containing Co-Co or Cr-Cr bonds. In the first part of this work a general background is given on the historical evolution of this type of coordination chemistry. In the second chapter the possibility of incorporating a {Co3} cluster with dipyridylamide ligands and intermetallic bonds into one-dimentional coordination polymers is discussed. The interactions between spin centers and the effect of the bridging ligand were studied, and changes in the spin crossover properties were monitored and compared to the precursor. In the third chapter the Single-Molecule Magnet properties of a series of {Cr3} clusters are presented. The influence of the axial ligand and the symmetry of the molecule was considered and correlated to the magnetic properties. In the fourth chapter the phenomenon of coordination induced spin transition in a {Co3} cluster with dipyridylformamidinate ligands is discussed. Changes in magnetism and optical properties as a result of the breaking and restoring of a Co-Co bond were monitored as a function of temperature and light irradiation