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Auteur Azzedine Bousseksou |
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Faire une suggestion Affiner la rechercheMicro et nano-actionneurs à base de matériaux moléculaires bistables / Maria Dolores Manrique Juarez
Titre : Micro et nano-actionneurs à base de matériaux moléculaires bistables Titre original : Micro and nanoactuators based on bistable molecular materials Type de document : texte imprimé Auteurs : Maria Dolores Manrique Juarez, Auteur ; Gabor Molnar, Directeur de thèse ; Azzedine Bousseksou, Directeur de thèse Année de publication : 2017 Langues : Français (fre) Tags : MEMS ACTIONNEURS CHANGEMENT DE VOLUME SCO
MEMS ACTUATORS VOLUME CHANGE SCORésumé : "Les systèmes microélectromécaniques (MEMS) sont des dispositifs de taille micrométrique capables de transformer un signal mécanique en un signal électrique et vice-versa. Ils sont aujourd'hui largement répandus dans notre vie quotidienne pour la détection, la transformation de l'énergie et l'actionnement de dispositifs grâce à leur faible dissipation énergétique, leur réponse ultra-rapide et leur grande sensibilité. Même si depuis plusieurs décennies, les progrès technologiques ont entraîné la miniaturisation des ces dispositifs, il reste nombreux challenges à surmonter dont l'un des plus importantes est l'intégration à l'échelle nanométrique d'actionneurs à base des matériaux dit " intelligents " (à ces dimensions, les matériaux habituellement utilisés perdent leurs propriétés d'actionnement). Dans ce contexte, ce travail de thèse avait pour objectif d'explorer l'utilisation des matériaux moléculaires à transition de spin pour le développement d'actionneurs électromécaniques. Dans ce but, nous avons conçu des microleviers en silicium que nous avons recouvert par différentes molécules à transition de spin soit par sublimation, soit par " spray-coating ". Les MEMS ont été caractérisés à température et pression variables en modes dynamique et statique à l'aide d'un unique dispositif expérimental. Les résultats obtenus démontrent que les molécules à transition de spin peuvent être intégrées, à l'aide de différents procédés de fabrication, dans des dispositifs MEMS et qu'il est possible de réaliser l'actionnement à l'aide d'une source d'énergie thermique (chauffage et refroidissement) et/ou lumineuse. Simultanément, cette étude a également permis d'évaluer les propriétés mécaniques des matériaux à transition de spin (module de Young, coefficient de Poisson) qui restent mal connues."
"Microelectromechanical systems (MEMS) are micrometric devices able to transform a mechanical signal into an electrical one and vice-versa. In the past years they have been successfully employed in different fields of our everyday life for sensing, transducing different forms of energy and for actuating purposes thanks to their low energy dissipation, fast response and high sensibility. Even if recent technological progress has allowed a considerable miniaturization of these devices, several challenges remain. In particular the integration of smart actuating materials at the nanometric scale remains arduous because in most cases they lose their actuating properties at reduced sizes. In this context, this thesis work aimed for exploring the possibility of using molecular spin crossover materials for the development of electromechanical actuators. To this aim we have conceived silicon microcantilevers, which have been coated by various spin crossover molecules using either thermal evaporation or spray-coating methods. The MEMS have been characterized at variable temperature and pressure both in dynamical and static modes using a single experimental setup. The results prove that spin crossover molecules can be successfully integrated into silicon MEMS devices using different fabrication processes and their actuation can be achieved using either a thermal energy source or light irradiation. In parallel, this work has allowed us to extract relevant mechanical properties of spin crossover materials (Young's modulus, Poisson's ratio), which have been largely unknown previously."Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université de Toulouse 3 Date_soutenance : 28/11/2017 Ecole_doctorale : Sciences de la Matière (SdM) Domaine : Sciences et Génie des Matériaux En ligne : https://theses.hal.science/tel-01914945v1 Micro et nano-actionneurs à base de matériaux moléculaires bistables = Micro and nanoactuators based on bistable molecular materials [texte imprimé] / Maria Dolores Manrique Juarez, Auteur ; Gabor Molnar, Directeur de thèse ; Azzedine Bousseksou, Directeur de thèse . - 2017.
Langues : Français (fre)
Tags : MEMS ACTIONNEURS CHANGEMENT DE VOLUME SCO
MEMS ACTUATORS VOLUME CHANGE SCORésumé : "Les systèmes microélectromécaniques (MEMS) sont des dispositifs de taille micrométrique capables de transformer un signal mécanique en un signal électrique et vice-versa. Ils sont aujourd'hui largement répandus dans notre vie quotidienne pour la détection, la transformation de l'énergie et l'actionnement de dispositifs grâce à leur faible dissipation énergétique, leur réponse ultra-rapide et leur grande sensibilité. Même si depuis plusieurs décennies, les progrès technologiques ont entraîné la miniaturisation des ces dispositifs, il reste nombreux challenges à surmonter dont l'un des plus importantes est l'intégration à l'échelle nanométrique d'actionneurs à base des matériaux dit " intelligents " (à ces dimensions, les matériaux habituellement utilisés perdent leurs propriétés d'actionnement). Dans ce contexte, ce travail de thèse avait pour objectif d'explorer l'utilisation des matériaux moléculaires à transition de spin pour le développement d'actionneurs électromécaniques. Dans ce but, nous avons conçu des microleviers en silicium que nous avons recouvert par différentes molécules à transition de spin soit par sublimation, soit par " spray-coating ". Les MEMS ont été caractérisés à température et pression variables en modes dynamique et statique à l'aide d'un unique dispositif expérimental. Les résultats obtenus démontrent que les molécules à transition de spin peuvent être intégrées, à l'aide de différents procédés de fabrication, dans des dispositifs MEMS et qu'il est possible de réaliser l'actionnement à l'aide d'une source d'énergie thermique (chauffage et refroidissement) et/ou lumineuse. Simultanément, cette étude a également permis d'évaluer les propriétés mécaniques des matériaux à transition de spin (module de Young, coefficient de Poisson) qui restent mal connues."
"Microelectromechanical systems (MEMS) are micrometric devices able to transform a mechanical signal into an electrical one and vice-versa. In the past years they have been successfully employed in different fields of our everyday life for sensing, transducing different forms of energy and for actuating purposes thanks to their low energy dissipation, fast response and high sensibility. Even if recent technological progress has allowed a considerable miniaturization of these devices, several challenges remain. In particular the integration of smart actuating materials at the nanometric scale remains arduous because in most cases they lose their actuating properties at reduced sizes. In this context, this thesis work aimed for exploring the possibility of using molecular spin crossover materials for the development of electromechanical actuators. To this aim we have conceived silicon microcantilevers, which have been coated by various spin crossover molecules using either thermal evaporation or spray-coating methods. The MEMS have been characterized at variable temperature and pressure both in dynamical and static modes using a single experimental setup. The results prove that spin crossover molecules can be successfully integrated into silicon MEMS devices using different fabrication processes and their actuation can be achieved using either a thermal energy source or light irradiation. In parallel, this work has allowed us to extract relevant mechanical properties of spin crossover materials (Young's modulus, Poisson's ratio), which have been largely unknown previously."Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université de Toulouse 3 Date_soutenance : 28/11/2017 Ecole_doctorale : Sciences de la Matière (SdM) Domaine : Sciences et Génie des Matériaux En ligne : https://theses.hal.science/tel-01914945v1
Titre : New approaches for high spatial and temporal resolution nanothermometry : development of hot wire nano heater devices and investigation of thermosensitive materials with fluorescent and spin crossover properties Titre original : Nouvelles approches de la nanothermométrie à hautes résolutions spatiales et temporelles : développement de dispositifs de chauffage à l'échelle nanométrique et études de matériaux thermosensibles par la fluorescence et les propriétés de la transition de spin Type de document : texte imprimé Auteurs : Olena Kraieva, Auteur ; Gabor Molnar, Directeur de thèse ; Azzedine Bousseksou, Directeur de thèse Année de publication : 2015 Langues : Anglais (eng) Tags : NANO THERMOMETRY SPIN CROSSOVER THERMAL IMAGING LITHOGRAPHY NANO-HEATER DEVICE LUMINOPHORE JOULE EFFECT
NANO THERMOMÉTRIE CROISEMENT DE SPIN IMAGERIE THERMIQUE LITHOGRAPHIE DISPOSITIF DE NANOCHAUFFAGE EFFET JULERésumé : "The overall objective of this PhD thesis was to develop novel micro- and nano-thermometry methods providing high spatial and temporal resolution thermal imaging. To achieve this goal we have focused on two tasks: First, we developed a nano-heater device that can be easily employed for the thermo-physical characterization of materials at the nanoscale. In a second time, using this platform we investigated thermo-sensitive materials, including different luminophores and spin crossover complexes as well as their mixtures. The nano-heater device, based on Joule-heated metallic nanowires, was fabricated by standard electron beam lithography. Due to their small thermal mass, nanowire based devices are particularly interesting in terms of response times and also in terms of confinement of the induced temperature changes. The thermal characterization of these heating elements was carried out using electrical and optical methods as well as finite element simulations. We have shown experimentally that our heaters can provide fast (< µs) and spatially well localized (< µm) T-jump perturbations (1 K < DeltaT < 80 K) driven by an electrical current pulse. Finite element simulations reproduced these experimental results with good accuracy and proved to be a powerful tool of prediction for the device design. Fluorescent materials, including organic dyes (Rhodamine B), inorganic nanoparticles (PbF2:Er3+/Yb3+, CdSe) and hybrid organic/inorganic nanoparticles ([Fe(Htrz)2(trz)]BF4@SiO2-pyrene), were then investigated for their thermometry performance. Overall, they were found useful for thermal imaging, but stability problems make quantitative measurements challenging with these materials. On the other hand, we have succeeded in synthesizing nanoparticle films of the (undoped) [Fe(Htrz)2(trz)]BF4 spin crossover complex, which allowed us to infer temperature changes through more robust optical reflectivity measurements. The thermal hysteresis loop in this material provides a long-term thermal memory effect which we used successfully to image very fast (˜µs) transient temperature changes with high spatial resolution (sub-µm) - even when the heat is dissipated. This original method provides an unprecedented combination of spatio-temporal sensitivity within the field of nanothermometry with promising potential applications."
"L'objectif de cette thèse était de développer de nouvelles méthodes micro- et nano-thermométriques proposant de hautes résolutions spatiales et temporelles. Dans ce cadre nous nous sommes concentrés sur deux tâches : dans un premier temps, nous avons développé un dispositif de nano-chauffage qui peut aisément servir à la caractérisation thermo-physique de matériaux à l'échelle nanométrique. Dans un second temps, en utilisant cette plate-forme nous avons étudié des matériaux thermosensibles, incluant divers luminophores et des complexes à transition de spin ainsi que leurs mélanges. Les dispositifs de nano-chauffage, basés sur des nanofils chauffés par effet Joule, ont été fabriqués par lithographie électronique conventionnelle. Grâce à leur faible inertie thermique, les dispositifs basés sur des nanofils sont particulièrement intéressants en termes de temps de réponse et de confinement des changements de température induits. La caractérisation thermique de ces éléments de chauffage a été réalisée à l'aide de méthodes électriques et optiques ainsi que de simulations par éléments finis. Nous avons montré expérimentalement que nos chauffages prodiguent des perturbations en température (1 K < DeltaT < 80 K) rapides (< µs) et spatialement localisées (< µm) lorsque stimulées par des impulsions de courant électrique. Les simulations par éléments finis reproduisent ces résultats expérimentaux avec une bonne précision et prouvent ainsi leur intérêt pour le design de tels dispositifs. Les performances thermométriques de matériaux fluorescents, incluant des colorants organiques (Rhodamine B), des nanoparticules inorganiques (PbF2:Er3+/Yb3+, CdSe) et des nanoparticules hybrides organiques/inorganiques ([Fe(Htrz)2(trz)]BF4@SiO2-pyrene), ont ensuite été étudiées. D'une manière générale, leur intérêt pour l'imagerie thermique a été démontré, mais des problèmes de stabilité rendent les mesures quantitatives difficiles avec de tels matériaux. D'un autre côté, nous avons réussi à synthétiser des films de nanoparticules du complexe à transition de spin [Fe(Htrz)2(trz)]BF4 (non-dopé). Ces films qui nous ont permis de suivre les changements de température à l'aide de mesures de réflectivité optique plus robustes. La boucle d'hystérèse thermique dans ce matériau procure un effet de mémoire thermique à long terme dont nous avons usé avec succès pour imager les changements de température très rapides (< µs) et spatialement localisés (< µm) - même après que la chaleur se soit dissipée. Cette méthode originale nous procure une combinaison sans précédent de sensitivité spatio-temporelle dans le champ de la nano-thermométrie aux applications pratiques prometteuses."Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université de Toulouse 3 Date_soutenance : 26/10/2015 Ecole_doctorale : Sciences de la Matière (SdM) Domaine : Nano-physique, Nano-composants, Nano-mesures En ligne : https://theses.fr/2015TOU30315 New approaches for high spatial and temporal resolution nanothermometry : development of hot wire nano heater devices and investigation of thermosensitive materials with fluorescent and spin crossover properties = Nouvelles approches de la nanothermométrie à hautes résolutions spatiales et temporelles : développement de dispositifs de chauffage à l'échelle nanométrique et études de matériaux thermosensibles par la fluorescence et les propriétés de la transition de spin [texte imprimé] / Olena Kraieva, Auteur ; Gabor Molnar, Directeur de thèse ; Azzedine Bousseksou, Directeur de thèse . - 2015.
Langues : Anglais (eng)
Tags : NANO THERMOMETRY SPIN CROSSOVER THERMAL IMAGING LITHOGRAPHY NANO-HEATER DEVICE LUMINOPHORE JOULE EFFECT
NANO THERMOMÉTRIE CROISEMENT DE SPIN IMAGERIE THERMIQUE LITHOGRAPHIE DISPOSITIF DE NANOCHAUFFAGE EFFET JULERésumé : "The overall objective of this PhD thesis was to develop novel micro- and nano-thermometry methods providing high spatial and temporal resolution thermal imaging. To achieve this goal we have focused on two tasks: First, we developed a nano-heater device that can be easily employed for the thermo-physical characterization of materials at the nanoscale. In a second time, using this platform we investigated thermo-sensitive materials, including different luminophores and spin crossover complexes as well as their mixtures. The nano-heater device, based on Joule-heated metallic nanowires, was fabricated by standard electron beam lithography. Due to their small thermal mass, nanowire based devices are particularly interesting in terms of response times and also in terms of confinement of the induced temperature changes. The thermal characterization of these heating elements was carried out using electrical and optical methods as well as finite element simulations. We have shown experimentally that our heaters can provide fast (< µs) and spatially well localized (< µm) T-jump perturbations (1 K < DeltaT < 80 K) driven by an electrical current pulse. Finite element simulations reproduced these experimental results with good accuracy and proved to be a powerful tool of prediction for the device design. Fluorescent materials, including organic dyes (Rhodamine B), inorganic nanoparticles (PbF2:Er3+/Yb3+, CdSe) and hybrid organic/inorganic nanoparticles ([Fe(Htrz)2(trz)]BF4@SiO2-pyrene), were then investigated for their thermometry performance. Overall, they were found useful for thermal imaging, but stability problems make quantitative measurements challenging with these materials. On the other hand, we have succeeded in synthesizing nanoparticle films of the (undoped) [Fe(Htrz)2(trz)]BF4 spin crossover complex, which allowed us to infer temperature changes through more robust optical reflectivity measurements. The thermal hysteresis loop in this material provides a long-term thermal memory effect which we used successfully to image very fast (˜µs) transient temperature changes with high spatial resolution (sub-µm) - even when the heat is dissipated. This original method provides an unprecedented combination of spatio-temporal sensitivity within the field of nanothermometry with promising potential applications."
"L'objectif de cette thèse était de développer de nouvelles méthodes micro- et nano-thermométriques proposant de hautes résolutions spatiales et temporelles. Dans ce cadre nous nous sommes concentrés sur deux tâches : dans un premier temps, nous avons développé un dispositif de nano-chauffage qui peut aisément servir à la caractérisation thermo-physique de matériaux à l'échelle nanométrique. Dans un second temps, en utilisant cette plate-forme nous avons étudié des matériaux thermosensibles, incluant divers luminophores et des complexes à transition de spin ainsi que leurs mélanges. Les dispositifs de nano-chauffage, basés sur des nanofils chauffés par effet Joule, ont été fabriqués par lithographie électronique conventionnelle. Grâce à leur faible inertie thermique, les dispositifs basés sur des nanofils sont particulièrement intéressants en termes de temps de réponse et de confinement des changements de température induits. La caractérisation thermique de ces éléments de chauffage a été réalisée à l'aide de méthodes électriques et optiques ainsi que de simulations par éléments finis. Nous avons montré expérimentalement que nos chauffages prodiguent des perturbations en température (1 K < DeltaT < 80 K) rapides (< µs) et spatialement localisées (< µm) lorsque stimulées par des impulsions de courant électrique. Les simulations par éléments finis reproduisent ces résultats expérimentaux avec une bonne précision et prouvent ainsi leur intérêt pour le design de tels dispositifs. Les performances thermométriques de matériaux fluorescents, incluant des colorants organiques (Rhodamine B), des nanoparticules inorganiques (PbF2:Er3+/Yb3+, CdSe) et des nanoparticules hybrides organiques/inorganiques ([Fe(Htrz)2(trz)]BF4@SiO2-pyrene), ont ensuite été étudiées. D'une manière générale, leur intérêt pour l'imagerie thermique a été démontré, mais des problèmes de stabilité rendent les mesures quantitatives difficiles avec de tels matériaux. D'un autre côté, nous avons réussi à synthétiser des films de nanoparticules du complexe à transition de spin [Fe(Htrz)2(trz)]BF4 (non-dopé). Ces films qui nous ont permis de suivre les changements de température à l'aide de mesures de réflectivité optique plus robustes. La boucle d'hystérèse thermique dans ce matériau procure un effet de mémoire thermique à long terme dont nous avons usé avec succès pour imager les changements de température très rapides (< µs) et spatialement localisés (< µm) - même après que la chaleur se soit dissipée. Cette méthode originale nous procure une combinaison sans précédent de sensitivité spatio-temporelle dans le champ de la nano-thermométrie aux applications pratiques prometteuses."Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université de Toulouse 3 Date_soutenance : 26/10/2015 Ecole_doctorale : Sciences de la Matière (SdM) Domaine : Nano-physique, Nano-composants, Nano-mesures En ligne : https://theses.fr/2015TOU30315
Titre : Polymères de coordination à transition de spin : synthèse, élaboration de couches minces, nanostructuration et propriétés physiques Titre original : Spin crossover coordination polymers : synthesis, thin film fabrication, nano-structuration and physical properties Type de document : texte imprimé Auteurs : Carlos Bartual-Murgui, Auteur ; Azzedine Bousseksou, Directeur de thèse ; José Antonio Real, Directeur de thèse Année de publication : 2010 Langues : Français (fre) Tags : TRANSITION DE SPIN POLYMÈRES DE COORDINATION PROPRIÉTÉS MAGNETIQUES COUCHES MINCES ASSEMBLAGE SÉQUENTIEL NANO-STRUCTURATION MATÉRIAUX POREUX ADSORPTION DE GAZ PROPRIÉTÉS VIBRATIONNELLES
SPIN TRANSITION COORDINATION POLYMERS MAGNETIC PROPERTIES THIN FILMS SEQUENTIAL ASSEMBLY NANOSTRUCTURING POROUS MATERIALS GAS ADSORPTION VIBRATIONAL PROPERTIESRésumé : "Depuis de nombreuses années, les demandes technologiques en termes de capacité de stockage de l'information numérique augmentent de façon considérable et sont en partie à l'origine du développement des nanosciences : l'objectif est de stocker toujours plus d'information dans un volume toujours plus petit et le plus rapidement possible. De même, la miniaturisation d'autres composants électroniques ou photonique tels que les capteurs, les dispositifs pour l'optique constitue un domaine en pleine essor. Les composés moléculaires organiques et inorganiques sont potentiellement prometteurs dans la perspective de telles applications. En particulier, les matériaux bistables présentant une hystérésis de leurs propriétés physiques sont des matériaux de choix pour la conception de dispositifs de stockage de l'information et capteur de gaz à très petite échelle. Cependant, le dépôt sous forme de couches minces et également la fabrication de nano-objets ainsi que leur intégration sans altérer la propriété de ces systèmes constituent des étapes incontournables dans la conception de tout dispositif. Dans ce contexte, ce manuscrit présente la conception, la synthèse et la caractérisation d'une nouvelle famille de composés tridimensionnels polymériques de coordination présentant des propriétés bistables. Il s'agit de polymères de coordination à transition de spin de la famille des clathrates de Hofmann. L'étude physico-chimique de ces composés a été centrée, notamment, sur les variations des caractéristiques de la transition de spin en fonction des compositions chimiques obtenues pour différentes méthodes de synthèse mises en œuvre. De plus, sont étudiés les changements des propriétés physiques et structurales qui se produisent lors de l'adsorption de molécules invitées dans les pores de ces polymères. D'autre part, ce travail de thèse montre une approche originale dite dépôt séquentiel ou plus largement dépôt "couche-par-couche" pour l'élaboration de couches minces et présente également la nano-structuration de ces matériaux par combinaison de techniques lithographiques et de l'assemblage séquentiel. La modification des conditions expérimentales de l'assemblage séquentiel nous a permis de maîtriser la croissance et la qualité de surface des dépôts (rugosité inférieure à quelques Angström). Ces couches minces et ces nano-objets ont été caractérisés par différentes techniques optiques (microscopie Raman, ellipsométrie, spectroscopie des plasmons de surface …) ou encore des techniques d'imagerie (AFM, microscopie optique en champ sombre). La combinaison des résultats obtenus sur les propriétés d'adsorption de ces composés bistables et leur mise en forme en tant que systèmes micro- et nano-structurés ouvre la voie vers des perspectives sérieuses pour la réalisation de dispositifs capteurs de gaz."
"In the last few years, the technological demand concerning information storage capacity has grown considerably and is, mostly, due to the development of nano-science and nano-technology: the aim is storing a large quantity of information in an increasingly reduced space. Moreover, miniaturization of other electronic or photonic devices such as gas sensors represents an expanding field. Organic and inorganic molecular compounds are highly promising for these applications. Particularly, bistable materials, which present a hysteresis loop in some of their physical properties are good candidates in the design of information storage and gas sensor devices on a very small scale. Nevertheless, deposition of thin films or the fabrication of nano-objects, as well as their implementation without modifying their properties represents an important step in the design of any device. In this context, this thesis presents the design, synthesis and characterization of a new family of coordination polymers presenting bistable properties. These materials are spin crossover Hofmann-like tridimensional networks. The physical and chemical studies carried out on these compounds are primarily focused on the changes to the spin crossover properties as a function of the chemical composition, which can be altered according to the synthetic methods. Furthermore, the influence of adsorbed guest molecules on the structural and physical properties of these compounds has been investigated. This manuscript contains an original method to the elaboration of thin films of such materials, the so-called “layer by layer” or “multilayer self-assembling” technique. Additionally, micro and nano-structures of these films have been prepared combining lithographic techniques and sequential assembling. The modification of experimental conditions for the layer by layer deposition has allowed control over growth and the surface quality thin films (roughness of a few Angström) to be realized. Thin films and nano-objects have been characterized by different optical (Raman microscopy, optical ellipsometry, surface plasmon spectroscopy…) and surface analysis (AFM, dark field microscopy) techniques."Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université de Toulouse 3 et Université de Valence (Espagne) Date_soutenance : 26/11/2010 Ecole_doctorale : Sciences de la matière (SdM) Domaine : Chimie En ligne : https://theses.fr/2010TOU30276 Polymères de coordination à transition de spin : synthèse, élaboration de couches minces, nanostructuration et propriétés physiques = Spin crossover coordination polymers : synthesis, thin film fabrication, nano-structuration and physical properties [texte imprimé] / Carlos Bartual-Murgui, Auteur ; Azzedine Bousseksou, Directeur de thèse ; José Antonio Real, Directeur de thèse . - 2010.
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Tags : TRANSITION DE SPIN POLYMÈRES DE COORDINATION PROPRIÉTÉS MAGNETIQUES COUCHES MINCES ASSEMBLAGE SÉQUENTIEL NANO-STRUCTURATION MATÉRIAUX POREUX ADSORPTION DE GAZ PROPRIÉTÉS VIBRATIONNELLES
SPIN TRANSITION COORDINATION POLYMERS MAGNETIC PROPERTIES THIN FILMS SEQUENTIAL ASSEMBLY NANOSTRUCTURING POROUS MATERIALS GAS ADSORPTION VIBRATIONAL PROPERTIESRésumé : "Depuis de nombreuses années, les demandes technologiques en termes de capacité de stockage de l'information numérique augmentent de façon considérable et sont en partie à l'origine du développement des nanosciences : l'objectif est de stocker toujours plus d'information dans un volume toujours plus petit et le plus rapidement possible. De même, la miniaturisation d'autres composants électroniques ou photonique tels que les capteurs, les dispositifs pour l'optique constitue un domaine en pleine essor. Les composés moléculaires organiques et inorganiques sont potentiellement prometteurs dans la perspective de telles applications. En particulier, les matériaux bistables présentant une hystérésis de leurs propriétés physiques sont des matériaux de choix pour la conception de dispositifs de stockage de l'information et capteur de gaz à très petite échelle. Cependant, le dépôt sous forme de couches minces et également la fabrication de nano-objets ainsi que leur intégration sans altérer la propriété de ces systèmes constituent des étapes incontournables dans la conception de tout dispositif. Dans ce contexte, ce manuscrit présente la conception, la synthèse et la caractérisation d'une nouvelle famille de composés tridimensionnels polymériques de coordination présentant des propriétés bistables. Il s'agit de polymères de coordination à transition de spin de la famille des clathrates de Hofmann. L'étude physico-chimique de ces composés a été centrée, notamment, sur les variations des caractéristiques de la transition de spin en fonction des compositions chimiques obtenues pour différentes méthodes de synthèse mises en œuvre. De plus, sont étudiés les changements des propriétés physiques et structurales qui se produisent lors de l'adsorption de molécules invitées dans les pores de ces polymères. D'autre part, ce travail de thèse montre une approche originale dite dépôt séquentiel ou plus largement dépôt "couche-par-couche" pour l'élaboration de couches minces et présente également la nano-structuration de ces matériaux par combinaison de techniques lithographiques et de l'assemblage séquentiel. La modification des conditions expérimentales de l'assemblage séquentiel nous a permis de maîtriser la croissance et la qualité de surface des dépôts (rugosité inférieure à quelques Angström). Ces couches minces et ces nano-objets ont été caractérisés par différentes techniques optiques (microscopie Raman, ellipsométrie, spectroscopie des plasmons de surface …) ou encore des techniques d'imagerie (AFM, microscopie optique en champ sombre). La combinaison des résultats obtenus sur les propriétés d'adsorption de ces composés bistables et leur mise en forme en tant que systèmes micro- et nano-structurés ouvre la voie vers des perspectives sérieuses pour la réalisation de dispositifs capteurs de gaz."
"In the last few years, the technological demand concerning information storage capacity has grown considerably and is, mostly, due to the development of nano-science and nano-technology: the aim is storing a large quantity of information in an increasingly reduced space. Moreover, miniaturization of other electronic or photonic devices such as gas sensors represents an expanding field. Organic and inorganic molecular compounds are highly promising for these applications. Particularly, bistable materials, which present a hysteresis loop in some of their physical properties are good candidates in the design of information storage and gas sensor devices on a very small scale. Nevertheless, deposition of thin films or the fabrication of nano-objects, as well as their implementation without modifying their properties represents an important step in the design of any device. In this context, this thesis presents the design, synthesis and characterization of a new family of coordination polymers presenting bistable properties. These materials are spin crossover Hofmann-like tridimensional networks. The physical and chemical studies carried out on these compounds are primarily focused on the changes to the spin crossover properties as a function of the chemical composition, which can be altered according to the synthetic methods. Furthermore, the influence of adsorbed guest molecules on the structural and physical properties of these compounds has been investigated. This manuscript contains an original method to the elaboration of thin films of such materials, the so-called “layer by layer” or “multilayer self-assembling” technique. Additionally, micro and nano-structures of these films have been prepared combining lithographic techniques and sequential assembling. The modification of experimental conditions for the layer by layer deposition has allowed control over growth and the surface quality thin films (roughness of a few Angström) to be realized. Thin films and nano-objects have been characterized by different optical (Raman microscopy, optical ellipsometry, surface plasmon spectroscopy…) and surface analysis (AFM, dark field microscopy) techniques."Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université de Toulouse 3 et Université de Valence (Espagne) Date_soutenance : 26/11/2010 Ecole_doctorale : Sciences de la matière (SdM) Domaine : Chimie En ligne : https://theses.fr/2010TOU30276
Titre : Calculs DFT et propriétés électriques de complexes à transition de spin Titre original : DFT calculations and electrical properties of spin-transition complexes Type de document : texte imprimé Auteurs : Thomas Guillon, Auteur ; Azzedine Bousseksou, Directeur de thèse Année de publication : 2007 Langues : Français (fre) Tags : TRANSITION DE SPIN DFT PROPRIÉTÉS MAGNETIQUES PROPRIÉTÉS VIBRATIONNELLES PROPRIÉTÉS ÉLECTRIQUES PERMITTIVITÉ DIELECTRIQUE POLARISABILITÉ ÉLECTRIQUE COMPLEXES DE COORDINATION COORDINENCES 6 ET 7 ÉNERGIES ÉLECTRONIQUES RELATIVES D’ÉTATS DE SPIN SPECTROSCOPIE RAMAN
SPIN TRANSITION MAGNETIC PROPERTIES VIBRATIONAL PROPERTIES ELECTRICAL PROPERTIES DIELECTRIC PERMITTIVITY ELECTRICAL POLARIZABILITY COORDINATION COMPLEXES 6 AND 7 COORDINATES RELATIVE ELECTRON ENERGIES OF SPIN STATES RAMAN SPECTROSCOPYRésumé : "Les complexes à transition de spin présentent un phénomène de bistabilité moléculaire entre deux états de spin (états bas-spin et haut-spin) énergétiquement proches. Ils suscitent un grand intérêt pour de nombreuses applications possibles dans les domaines de l'électronique et de l'optique. Les méthodes basées sur la théorie de la fonctionnelle densité (DFT) ont montré leur efficacité dans le calcul des structures moléculaires, le calcul des fréquences des modes de vibration et des déplacements fréquentiels dus à une substitution isotopique ainsi que la possibilité d'attribuer tous les modes de vibration, le calcul des propriétés thermodynamiques. . . Comme le présentent nos études sur les complexes à transition de spin [Fe(phen)2(NCS)2], Fe[5-NO2-sal-N(1,4,7,10)], [Fe(L)(CN)2]. H2O, [Fe(TRIM)2]2+, [Fe(bpp)2]2+ et [Fe(PM-BiA)2(NCS)2]. En outre, nos calculs DFT démontrent leur potentiel dans la prédiction de propriétés structurales particulières pour des complexes de taille importante telles que l'existence de conformères pour le complexe Fe[5-NO2-sal-N(1,4,7,10)] ou l'existence d'un changement de coordinence (6 - 7) avec le changement d'état de spin pour le complexe [Fe(L)(CN)2]. H2O, confirmant ainsi des suggestions ou des résultats expérimentaux. Enfin, nous avons déterminé les propriétés électroniques microscopiques à l'aide de méthodes DFT grâce aux calculs de tenseurs de polarisabilité. Ces calculs nous ont permis de mettre en évidence et de confirmer l'origine microscopique des propriétés diélectriques mesurées accompagnant la transition de spin, et de comprendre les comportements atypiques de la variation thermique de la permittivité diélectrique de certains matériaux à transition de spin."
"The spin-crossover complexes exhibit a phenomenon of molecular bistability between two spin states (low-spin and high-spin states) energetically very close. They are of great interest for many potential applications in the fields of electronics and optics. The methods based on density functional theory (DFT) have proved to be efficient in the calculation of molecular structures, the calculation of vibrational frequencies modes, frequency shifts due to isotopic substitutions and the ability to assign all vibrational modes, the calculation of thermodynamic properties... as presented by our studies on the [Fe(phen)2(NCS)2], Fe[5-NO2-sal-N(1,4,7,10)], [Fe(L)(CN)2].H2O, [Fe(TRIM)2]2+, [Fe(bpp)2]2+ and [Fe(PM-BiA)2(NCS)2] spin crossover complexes. Furthermore, our DFT calculations results demonstrate their potential in specific structural properties prediction for large size complexes such as the existence of conformers for the Fe[5-NO2-sal-N(1,4,7,10)] complex or the existence of a coordination number (6 - 7) change with the spin states change for the [Fe(L)(CN)2].H2O complex, confirming suggestions or experimental results. Finally, we determined the microscopic electrical properties using DFT methods with the calculations of polarizability tensors. These calculations allowed us to identify and confirm the microscopic origin of the measured dielectric properties accompanying the spin transition, and understand the atypical behaviour of the dielectric permittivity thermal variation of some spin-crossover compounds."Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université de Toulouse 3 Ecole_doctorale : Sciences de la matière (SdM) (Toulouse) Domaine : Physique et Nanophysique En ligne : http://thesesups.ups-tlse.fr/813/ Calculs DFT et propriétés électriques de complexes à transition de spin = DFT calculations and electrical properties of spin-transition complexes [texte imprimé] / Thomas Guillon, Auteur ; Azzedine Bousseksou, Directeur de thèse . - 2007.
Langues : Français (fre)
Tags : TRANSITION DE SPIN DFT PROPRIÉTÉS MAGNETIQUES PROPRIÉTÉS VIBRATIONNELLES PROPRIÉTÉS ÉLECTRIQUES PERMITTIVITÉ DIELECTRIQUE POLARISABILITÉ ÉLECTRIQUE COMPLEXES DE COORDINATION COORDINENCES 6 ET 7 ÉNERGIES ÉLECTRONIQUES RELATIVES D’ÉTATS DE SPIN SPECTROSCOPIE RAMAN
SPIN TRANSITION MAGNETIC PROPERTIES VIBRATIONAL PROPERTIES ELECTRICAL PROPERTIES DIELECTRIC PERMITTIVITY ELECTRICAL POLARIZABILITY COORDINATION COMPLEXES 6 AND 7 COORDINATES RELATIVE ELECTRON ENERGIES OF SPIN STATES RAMAN SPECTROSCOPYRésumé : "Les complexes à transition de spin présentent un phénomène de bistabilité moléculaire entre deux états de spin (états bas-spin et haut-spin) énergétiquement proches. Ils suscitent un grand intérêt pour de nombreuses applications possibles dans les domaines de l'électronique et de l'optique. Les méthodes basées sur la théorie de la fonctionnelle densité (DFT) ont montré leur efficacité dans le calcul des structures moléculaires, le calcul des fréquences des modes de vibration et des déplacements fréquentiels dus à une substitution isotopique ainsi que la possibilité d'attribuer tous les modes de vibration, le calcul des propriétés thermodynamiques. . . Comme le présentent nos études sur les complexes à transition de spin [Fe(phen)2(NCS)2], Fe[5-NO2-sal-N(1,4,7,10)], [Fe(L)(CN)2]. H2O, [Fe(TRIM)2]2+, [Fe(bpp)2]2+ et [Fe(PM-BiA)2(NCS)2]. En outre, nos calculs DFT démontrent leur potentiel dans la prédiction de propriétés structurales particulières pour des complexes de taille importante telles que l'existence de conformères pour le complexe Fe[5-NO2-sal-N(1,4,7,10)] ou l'existence d'un changement de coordinence (6 - 7) avec le changement d'état de spin pour le complexe [Fe(L)(CN)2]. H2O, confirmant ainsi des suggestions ou des résultats expérimentaux. Enfin, nous avons déterminé les propriétés électroniques microscopiques à l'aide de méthodes DFT grâce aux calculs de tenseurs de polarisabilité. Ces calculs nous ont permis de mettre en évidence et de confirmer l'origine microscopique des propriétés diélectriques mesurées accompagnant la transition de spin, et de comprendre les comportements atypiques de la variation thermique de la permittivité diélectrique de certains matériaux à transition de spin."
"The spin-crossover complexes exhibit a phenomenon of molecular bistability between two spin states (low-spin and high-spin states) energetically very close. They are of great interest for many potential applications in the fields of electronics and optics. The methods based on density functional theory (DFT) have proved to be efficient in the calculation of molecular structures, the calculation of vibrational frequencies modes, frequency shifts due to isotopic substitutions and the ability to assign all vibrational modes, the calculation of thermodynamic properties... as presented by our studies on the [Fe(phen)2(NCS)2], Fe[5-NO2-sal-N(1,4,7,10)], [Fe(L)(CN)2].H2O, [Fe(TRIM)2]2+, [Fe(bpp)2]2+ and [Fe(PM-BiA)2(NCS)2] spin crossover complexes. Furthermore, our DFT calculations results demonstrate their potential in specific structural properties prediction for large size complexes such as the existence of conformers for the Fe[5-NO2-sal-N(1,4,7,10)] complex or the existence of a coordination number (6 - 7) change with the spin states change for the [Fe(L)(CN)2].H2O complex, confirming suggestions or experimental results. Finally, we determined the microscopic electrical properties using DFT methods with the calculations of polarizability tensors. These calculations allowed us to identify and confirm the microscopic origin of the measured dielectric properties accompanying the spin transition, and understand the atypical behaviour of the dielectric permittivity thermal variation of some spin-crossover compounds."Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université de Toulouse 3 Ecole_doctorale : Sciences de la matière (SdM) (Toulouse) Domaine : Physique et Nanophysique En ligne : http://thesesups.ups-tlse.fr/813/
Titre : Electronic and optical devices integrating thin films of the spin crossover complex [Fe(HB(1,2,4-triazol-1-yl)3)2] Titre original : Dispositifs électroniques et optiques à base de complexe à transition de spin [Fe(HB(1,2,4-triazol-1-yl)3)2] Type de document : texte imprimé Auteurs : Yuteng Zhang, Auteur ; Gabor Molnar, Directeur de thèse ; Azzedine Bousseksou, Directeur de thèse Année de publication : 2021 Langues : Anglais (eng) Tags : SPIN CROSSOVER THIN FILMS ELECTRONIC DEVICES OPTICAL CAVITIES
CAVITÉS OPTIQUES, DISPOSITIFS ÉLECTRONIQUES, COUCHES MINCES, TRANSITION DE SPINRésumé : "The central aim of this thesis is the exploration of potential applications of molecular spin crossover complexes in electronic and photonic devices. To this aim vacuum thermal deposited, high quality, crystalline thin films of the complex [Fe(HB(tz)3)2] (tz = (1,2,4-triazol-1-yl), displaying robust, above-room-temperature spin crossover, were incorporated into two- and three-terminal device configurations. Large-area, vertical junctions were formed by ITO/[Fe(HB(tz)3)2]/Al stacks. The junctions exhibited up to three orders of magnitude resistance drop when switching from the low-spin to the high-spin state. They revealed also high resistance to fatigue both on storage (> 1 year) and on repeated switching (>10,000) in ambient air. The resistance switching mechanism could be linked to the intrinsic charge transport in the spin crossover film. Similar multilayer junctions with magnetic electrodes were also fabricated for the first time. [Fe(HB(tz)3)2] films were then incorporated into organic field-effect transistors. Different device configurations were created (bottom gate/bottom contact, bottom gate/top contact) - aiming for the use of the spin crossover phenomenon to modulate the transfer/output characteristics of the transistors. Despite considerable difficulties in achieving reproducible temperature-dependent characterizations, we could evidence changes of the device characteristics, which may be related to the spin crossover phenomenon. In parallel, multilayer Ag/[Fe(HB(tz)3)2]/Ag Fabry-Perot cavities were also fabricated. These devices use the remarkable refractive index switching (?n = 0.04 - 0.2) between the low-spin and high-spin states in the [Fe(HB(tz)3)2] film to achieve modulation of the cavity resonance. This wavelength tuneability is coupled with low absorption losses in the visible and near infrared spectral ranges, providing scope for reconfigurable and self-adaptive photonics applications."
"L'objectif central de cette thèse est l'exploration des applications potentielles des complexes moléculaires à transition de spin dans les dispositifs électroniques et photoniques. Dans ce but, des films minces cristallins de haute qualité, déposés thermiquement sous vide, du complexe [Fe(HB(tz)3)2] (tz = (1,2,4-triazol-1-yl), présentant une bistabilité robuste à température ambiante, ont été incorporés dans des dispositifs à deux et trois bornes. Des jonctions verticales de grande surface ont été formées par des empilements ITO/[Fe(HB(tz)3)2]/Al. Ces jonctions ont présenté une chute de résistance allant jusqu'à trois ordres de grandeur lors du passage de l'état bas spin à l'état haut spin. Elles ont également révélé une grande résistance à la fatigue lors du stockage (> 1 an) et lors de commutations répétées (>10 000) à l'air ambiant. Le mécanisme de commutation de résistance pourrait être lié au transport de charge intrinsèque au film de complexe à transition de spin. Des jonctions multicouches similaires avec des électrodes magnétiques ont également été fabriquées pour la première fois. Des films de [Fe(HB(tz)3)2] ont été par la suite incorporés dans des transistors organiques à effet de champ. Différentes configurations ont été réalisées (grille inférieure/contact inférieur, grille inférieure/contact supérieur) - dans le but d'utiliser le phénomène de transition de spin pour moduler les propriétés des transistors. Malgré des difficultés considérables pour obtenir des caractérisations reproductibles en fonction de la température, nous avons pu mettre en évidence de modifications de différentes caractéristiques en fonction de la température, qui pourraient être liées à la transition de spin. En parallèle, des cavités multicouches Ag/[Fe(HB(tz)3)2]/Ag de type Fabry-Perot ont également été fabriquées. Ces dispositifs utilisent la commutation remarquable de l'indice de réfraction (n = 0,04 - 0,2) entre les états bas spin et haut spin dans le film [Fe(HB(tz)3)2] pour réaliser la modulation de la résonance de la cavité. Cette possibilité d'ajustement de la longueur d'onde centrale est associée à de faibles pertes d'absorption dans les domaines spectraux du visible et du proche infrarouge, ce qui ouvre la voie au développement des dispositifs photoniques reconfigurables et auto-adaptatives."Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université de Toulouse 3 Date_soutenance : 14/12/2021 Ecole_doctorale : Sciences de la Matière (SdM) Domaine : Chimie Organométallique et de Coordination En ligne : https://theses.hal.science/tel-03693637 Electronic and optical devices integrating thin films of the spin crossover complex [Fe(HB(1,2,4-triazol-1-yl)3)2] = Dispositifs électroniques et optiques à base de complexe à transition de spin [Fe(HB(1,2,4-triazol-1-yl)3)2] [texte imprimé] / Yuteng Zhang, Auteur ; Gabor Molnar, Directeur de thèse ; Azzedine Bousseksou, Directeur de thèse . - 2021.
Langues : Anglais (eng)
Tags : SPIN CROSSOVER THIN FILMS ELECTRONIC DEVICES OPTICAL CAVITIES
CAVITÉS OPTIQUES, DISPOSITIFS ÉLECTRONIQUES, COUCHES MINCES, TRANSITION DE SPINRésumé : "The central aim of this thesis is the exploration of potential applications of molecular spin crossover complexes in electronic and photonic devices. To this aim vacuum thermal deposited, high quality, crystalline thin films of the complex [Fe(HB(tz)3)2] (tz = (1,2,4-triazol-1-yl), displaying robust, above-room-temperature spin crossover, were incorporated into two- and three-terminal device configurations. Large-area, vertical junctions were formed by ITO/[Fe(HB(tz)3)2]/Al stacks. The junctions exhibited up to three orders of magnitude resistance drop when switching from the low-spin to the high-spin state. They revealed also high resistance to fatigue both on storage (> 1 year) and on repeated switching (>10,000) in ambient air. The resistance switching mechanism could be linked to the intrinsic charge transport in the spin crossover film. Similar multilayer junctions with magnetic electrodes were also fabricated for the first time. [Fe(HB(tz)3)2] films were then incorporated into organic field-effect transistors. Different device configurations were created (bottom gate/bottom contact, bottom gate/top contact) - aiming for the use of the spin crossover phenomenon to modulate the transfer/output characteristics of the transistors. Despite considerable difficulties in achieving reproducible temperature-dependent characterizations, we could evidence changes of the device characteristics, which may be related to the spin crossover phenomenon. In parallel, multilayer Ag/[Fe(HB(tz)3)2]/Ag Fabry-Perot cavities were also fabricated. These devices use the remarkable refractive index switching (?n = 0.04 - 0.2) between the low-spin and high-spin states in the [Fe(HB(tz)3)2] film to achieve modulation of the cavity resonance. This wavelength tuneability is coupled with low absorption losses in the visible and near infrared spectral ranges, providing scope for reconfigurable and self-adaptive photonics applications."
"L'objectif central de cette thèse est l'exploration des applications potentielles des complexes moléculaires à transition de spin dans les dispositifs électroniques et photoniques. Dans ce but, des films minces cristallins de haute qualité, déposés thermiquement sous vide, du complexe [Fe(HB(tz)3)2] (tz = (1,2,4-triazol-1-yl), présentant une bistabilité robuste à température ambiante, ont été incorporés dans des dispositifs à deux et trois bornes. Des jonctions verticales de grande surface ont été formées par des empilements ITO/[Fe(HB(tz)3)2]/Al. Ces jonctions ont présenté une chute de résistance allant jusqu'à trois ordres de grandeur lors du passage de l'état bas spin à l'état haut spin. Elles ont également révélé une grande résistance à la fatigue lors du stockage (> 1 an) et lors de commutations répétées (>10 000) à l'air ambiant. Le mécanisme de commutation de résistance pourrait être lié au transport de charge intrinsèque au film de complexe à transition de spin. Des jonctions multicouches similaires avec des électrodes magnétiques ont également été fabriquées pour la première fois. Des films de [Fe(HB(tz)3)2] ont été par la suite incorporés dans des transistors organiques à effet de champ. Différentes configurations ont été réalisées (grille inférieure/contact inférieur, grille inférieure/contact supérieur) - dans le but d'utiliser le phénomène de transition de spin pour moduler les propriétés des transistors. Malgré des difficultés considérables pour obtenir des caractérisations reproductibles en fonction de la température, nous avons pu mettre en évidence de modifications de différentes caractéristiques en fonction de la température, qui pourraient être liées à la transition de spin. En parallèle, des cavités multicouches Ag/[Fe(HB(tz)3)2]/Ag de type Fabry-Perot ont également été fabriquées. Ces dispositifs utilisent la commutation remarquable de l'indice de réfraction (n = 0,04 - 0,2) entre les états bas spin et haut spin dans le film [Fe(HB(tz)3)2] pour réaliser la modulation de la résonance de la cavité. Cette possibilité d'ajustement de la longueur d'onde centrale est associée à de faibles pertes d'absorption dans les domaines spectraux du visible et du proche infrarouge, ce qui ouvre la voie au développement des dispositifs photoniques reconfigurables et auto-adaptatives."Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université de Toulouse 3 Date_soutenance : 14/12/2021 Ecole_doctorale : Sciences de la Matière (SdM) Domaine : Chimie Organométallique et de Coordination En ligne : https://theses.hal.science/tel-03693637
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