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Auteur Azzedine Bousseksou |
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Titre : Fabrication and mechanical properties of spin crossover actuators Titre original : Fabrication et propriétés mécaniques d'actionneurs à base de matériaux à transition de spin Type de document : texte imprimé Auteurs : Yue Zan, Auteur ; Salmon, Lionel, Directeur de thèse ; Azzedine Bousseksou, Directeur de thèse Langues : Anglais (eng) Tags : MOLECULAR MATERIALS ARTIFICIEL MUSCLES SPIN TRANSITION Résumé : "Actuator devices converting energy into motion are a fundamental part of everyday life. However, there is currently an unmet need in actuation technologies to provide soft, smooth, noiseless movement which can mimic human motion and dexterity. The development of such “artificial muscles” is burgeoning in both interest and importance as it would enable significant advances in areas as important as robotics, medicine and aeronautics. To enable a step-change in this field, this project proposes to develop unprecedented macroscopic-scale materials based on switchable spin crossover molecular actuators with remarkable actuating performances. Using an innovative combination of molecular, crystal and polymer synthesis methods these composite materials will be endowed with electrical actuation and a good controllability, which will be a major breakthrough. More fundamentally, this project aims at understanding in-depth structure vs. mechanical property relationships in these switchable materials, which is essential for processing and optimizing their function."
Les dispositifs d'actionnement convertissant l'énergie en mouvement sont des éléments fondamentaux de la vie quotidienne. Cependant, il existe actuellement un besoin non satisfait dans les technologies d'actionnement pour fournir un mouvement souple, régulier et silencieux qui peut imiter le mouvement et la dextérité de l'homme. Le développement de tels "muscles artificiels" suscite un intérêt croissant car il permettrait des avancées significatives dans des domaines aussi importants que la robotique, la médecine et l'aéronautique. Afin de permettre un changement d'étape dans ce domaine, ce projet propose de développer des matériaux inédits à l'échelle macroscopique basés sur des actionneurs moléculaires à transition de spin, avec des performances d'actionnement remarquables. Grâce à une combinaison innovante de méthodes de synthèse moléculaire et cristalline couplée à une ingénierie des matériaux polymères, ces matériaux composites seront dotés de propriétés d'actionnement électrique et d’une bonne contrôlabilité, ce qui constituera une percée majeure. Plus fondamentalement, ce projet vise à comprendre en profondeur les relations structure/propriétés mécaniques dans ces matériaux commutables, ce qui est essentiel pour le traitement et l'optimisation de leur fonction."
"Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université Toulouse 3 Date_soutenance : 13/12/2022 Ecole_doctorale : Sciences de la matière (SdM) ( Toulouse) Domaine : Chimie organométallique de coordination En ligne : http://thesesups.ups-tlse.fr/5544/ Fabrication and mechanical properties of spin crossover actuators = Fabrication et propriétés mécaniques d'actionneurs à base de matériaux à transition de spin [texte imprimé] / Yue Zan, Auteur ; Salmon, Lionel, Directeur de thèse ; Azzedine Bousseksou, Directeur de thèse . - [s.d.].
Langues : Anglais (eng)
Tags : MOLECULAR MATERIALS ARTIFICIEL MUSCLES SPIN TRANSITION Résumé : "Actuator devices converting energy into motion are a fundamental part of everyday life. However, there is currently an unmet need in actuation technologies to provide soft, smooth, noiseless movement which can mimic human motion and dexterity. The development of such “artificial muscles” is burgeoning in both interest and importance as it would enable significant advances in areas as important as robotics, medicine and aeronautics. To enable a step-change in this field, this project proposes to develop unprecedented macroscopic-scale materials based on switchable spin crossover molecular actuators with remarkable actuating performances. Using an innovative combination of molecular, crystal and polymer synthesis methods these composite materials will be endowed with electrical actuation and a good controllability, which will be a major breakthrough. More fundamentally, this project aims at understanding in-depth structure vs. mechanical property relationships in these switchable materials, which is essential for processing and optimizing their function."
Les dispositifs d'actionnement convertissant l'énergie en mouvement sont des éléments fondamentaux de la vie quotidienne. Cependant, il existe actuellement un besoin non satisfait dans les technologies d'actionnement pour fournir un mouvement souple, régulier et silencieux qui peut imiter le mouvement et la dextérité de l'homme. Le développement de tels "muscles artificiels" suscite un intérêt croissant car il permettrait des avancées significatives dans des domaines aussi importants que la robotique, la médecine et l'aéronautique. Afin de permettre un changement d'étape dans ce domaine, ce projet propose de développer des matériaux inédits à l'échelle macroscopique basés sur des actionneurs moléculaires à transition de spin, avec des performances d'actionnement remarquables. Grâce à une combinaison innovante de méthodes de synthèse moléculaire et cristalline couplée à une ingénierie des matériaux polymères, ces matériaux composites seront dotés de propriétés d'actionnement électrique et d’une bonne contrôlabilité, ce qui constituera une percée majeure. Plus fondamentalement, ce projet vise à comprendre en profondeur les relations structure/propriétés mécaniques dans ces matériaux commutables, ce qui est essentiel pour le traitement et l'optimisation de leur fonction."
"Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université Toulouse 3 Date_soutenance : 13/12/2022 Ecole_doctorale : Sciences de la matière (SdM) ( Toulouse) Domaine : Chimie organométallique de coordination En ligne : http://thesesups.ups-tlse.fr/5544/
Titre : Hydrogen evolution using derivatives of boron or cobalt Titre original : Evolution d'hydrogène à partir de dérivés du bore ou du cobalt Type de document : texte imprimé Auteurs : Qiuxia Zhao, Auteur ; Azzedine Bousseksou, Directeur de thèse ; Didier Astruc, Directeur de thèse Langues : Anglais (eng) Tags : TRANSITION METAL NANOPARTICLES COBALT SANDWICH HYDRIDE RESERVOIR COMPLEXES HYDROGEN EVOLUTION Résumé : "The PhD thesis concerns the nanocatalyzed generation of hydrogen (H2) from molecules rich in hydrogen atoms and includes an introductory chapter, three research chapters and a conclusion summarizing the work and proposing some perspectives. The 2 first ones are on transition metal nanocatalyzed H2 evolution upon boron compound hydrolysis, whereas the last chapter in on non-catalysed H2 evolution from alcoholysis of organo-cobalt hydride reservoir complexes and application to catalyzed olefin hydrogenation. The thesis work makes it possible to develop and optimize new H2 production methods and to better understand the parameters leading to the optimization of catalysts and reaction elements. The prospects lie in the use of these understandings for the development of efficient catalytic systems towards the generation of H2 in water." Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université Toulouse 3 Date_soutenance : 07/10/2022 Ecole_doctorale : Sciences de la matière (SdM) (Toulouse) Domaine : Chimie Organométallique et de Coordination En ligne : https://theses.hal.science/tel-04186696v1 Hydrogen evolution using derivatives of boron or cobalt = Evolution d'hydrogène à partir de dérivés du bore ou du cobalt [texte imprimé] / Qiuxia Zhao, Auteur ; Azzedine Bousseksou, Directeur de thèse ; Didier Astruc, Directeur de thèse . - [s.d.].
Langues : Anglais (eng)
Tags : TRANSITION METAL NANOPARTICLES COBALT SANDWICH HYDRIDE RESERVOIR COMPLEXES HYDROGEN EVOLUTION Résumé : "The PhD thesis concerns the nanocatalyzed generation of hydrogen (H2) from molecules rich in hydrogen atoms and includes an introductory chapter, three research chapters and a conclusion summarizing the work and proposing some perspectives. The 2 first ones are on transition metal nanocatalyzed H2 evolution upon boron compound hydrolysis, whereas the last chapter in on non-catalysed H2 evolution from alcoholysis of organo-cobalt hydride reservoir complexes and application to catalyzed olefin hydrogenation. The thesis work makes it possible to develop and optimize new H2 production methods and to better understand the parameters leading to the optimization of catalysts and reaction elements. The prospects lie in the use of these understandings for the development of efficient catalytic systems towards the generation of H2 in water." Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université Toulouse 3 Date_soutenance : 07/10/2022 Ecole_doctorale : Sciences de la matière (SdM) (Toulouse) Domaine : Chimie Organométallique et de Coordination En ligne : https://theses.hal.science/tel-04186696v1 Spin-crossover iron(II) scorpionates and luminescent lanthanide(III) bis-carbacylamidophosphates for thermometry applications / Oleksandr Horniichuk
Titre : Spin-crossover iron(II) scorpionates and luminescent lanthanide(III) bis-carbacylamidophosphates for thermometry applications Titre original : Complexes fer(II)-scorpionates à transition de spin et lanthanide(III)-bis-carbacylamidophosphates luminescentes pour des applications en thermometrie Type de document : texte imprimé Auteurs : Oleksandr Horniichuk, Auteur ; Azzedine Bousseksou, Directeur de thèse ; Volodymyr Amirkhanov, Directeur de thèse ; Salmon, Lionel, Directeur de thèse Langues : Anglais (eng) Tags : SPIN CROSSOVER COORDINATION COMPOUNDS LUMINESCENCE THIN FILMS THERMOMETRY
TRANSITION DE SPIN COMPLEXES DE COORDINATION COUCHES MINCES THERMOMÉTRIERésumé : "In this work, the development of stimuli-responsive coordination compounds for small-scale thermometry applications was undertaken, with a focus on achieving temperature-sensitive behaviors using such optical responses as thermoreflectance and luminescence. In addressing the issue of material sensitivity inherent to thermoreflectance-based thermometry, a coating of [Fe(HB(1,2,3-tz)3)2] (tz = triazole) complex was employed. This complex exhibits a gradual spin conversion behaviour over a wide range of temperatures, revealing an equilibrium temperature of 373 K. The thin films of the complex deposited by thermal vacuum evaporation retained the characteristic spin conversion properties. Temperature change induces variations in optical absorption of the films, thus the latter can be more transparent in the UV range, e.g., when heated. Given such properties, the approach yielded heightened thermoreflectance responses on diverse substrates, culminating in high-sensitivity thermal imaging with an approximate accuracy of 1 K and a temporal resolution of around 1 µs. Furthermore, the synthesis and characterization of six novel iron(II) complexes with innovative heteroscorpionate ligands were conducted. The manifestation of spin crossover behavior in these complexes was found to be contingent upon the substituent of the triazole ring proximate to the metal ion. The resultant complexes showcased potential for broadening the repertoire of thin film thermo-responsive materials. Particularly noteworthy was the diamine complex [Fe(L6)2], which exhibited a gradual spin transition encompassing temperatures ranging from cryogenic to above-room-temperature (150-350 K), thereby rendering it conducive to thermometry applications. The versatile reactivity inherent to the NH2-group in these complexes enables prospective expansion of the family of evaporable spin crossover compounds. In the realm of luminescence-based thermometry, an endeavor was undertaken to design efficient lanthanide complexes employing the ligand tetramethyl N,N'-(2,2,3,3,4,4-hexafluoro-1,5-dioxopentane-1,5-diyl)bis(phosphoramidate) (H2L8). This ligand was selected for minimal content of high-energy oscillators and capacity to accommodate coordination of two lanthanide ions. Subsequent synthesis and characterization yielded novel triple-stranded [Ln2(L8)3(phen)2] and quadruple-stranded NEt4[NaLn2(L8)4(H2O)] and Na[NaLn2(L8)4(H2O)]·2H2O complexes. Compound [Eu2(L8)3(phen)2] exhibited an exceptional intrinsic quantum yield of 91%. In NEt4[NaNd2(L8)4(H2O)] temperature-dependent luminescence was observed. Despite the fact, that the weak emission of the complex imposes challenges for luminescence-based thermometry applications, the finding may help in development of efficient luminescent thermometers. In summation, a comprehensive framework for realizing temperature-sensitive behaviors within coordination compounds for thermometry applications was established. Through the harmonious integration of thermoreflectance and luminescence responses, a promising trajectory toward advancing small-scale temperature measurement methodologies was delineated."
"Dans ce travail, le développement de composés de coordination réactifs à des stimuli pour des applications de thermométrie à petite échelle a été entrepris, en mettant l'accent sur l'obtention de comportements sensibles à la température en utilisant des réponses optiques telles que la thermoréflectance et la luminescence. Pour résoudre le problème de la sensibilité des matériaux inhérent à la thermométrie basée sur la thermoréflectance, un dépôt du complexe [Fe(HB(1,2,3-tz)3)2] (tz = triazole) a été utilisé. Ce complexe présente un comportement de conversion de spin graduel sur une large gamme de températures, révélant une température d'équilibre de 373 K. Les films minces du complexe déposés par évaporation thermique sous vide ont conservé les propriétés caractéristiques de conversion de spin. Le changement de température induit des variations dans l'absorption optique des films, qui peuvent donc être plus transparents dans la gamme des UV, lorsqu'ils sont chauffés. Compte tenu de ces propriétés, l'approche a permis d'obtenir des réponses de thermoréflectance accrues sur divers substrats, aboutissant à une imagerie thermique de haute sensibilité avec une précision d'environ 1 K et une résolution temporelle d'environ 1 µs. En outre, la synthèse et la caractérisation de six nouveaux complexes de fer(II) basés sur des nouveaux ligands hétéroscorpionates ont été réalisées. La manifestation du comportement de transition de spin dans ces complexes s'est avérée dépendre du substituant sur le cycle triazole à proximité de l'ion métallique. Les complexes résultants ont montré leur potentiel pour élargir le répertoire des matériaux thermoréactifs en couches minces. Le complexe diamine [Fe(L6)2] est particulièrement remarquable, car il présente une transition de spin progressive à des températures allant de la cryogénie à une température supérieure à la température ambiante (150-350 K), ce qui le rend propice à des applications de thermométrie. La réactivité polyvalente inhérente au groupe NH2 dans ces complexes permet également d'élargir la famille des composés à transition de spin évaporable. Dans le domaine de la thermométrie basée sur la luminescence, un effort a été entrepris pour concevoir des complexes de lanthanide efficaces utilisant le ligand tétraméthyle N,N'-(2,2,3,3,4,4-hexafluoro-1,5-dioxopentane-1,5-diyl)bis(phosphoramidate) (H2L8). Ce ligand a été choisi pour sa teneur minimale en oscillateurs à haute énergie et sa capacité à permettre la coordination de deux ions lanthanides. La synthèse et la caractérisation qui ont suivi ont permis d'obtenir de nouveaux complexes triple brin [Ln2(L8)3(phen)2] et quadruple brin NEt4[NaLn2(L8)4(H2O)] et Na[NaLn2(L8)4(H2O)]·2H2O. Le composé [Eu2(L8)3(phen)2] a présenté un rendement quantique intrinsèque exceptionnel de 91%. Pour le composé NEt4[NaNd2(L8)4(H2O)], une luminescence dépendante de la température a été observée. Malgré la faible émission de luminescence du complexe qui limite les applications en thermométrie, cette découverte pourrait contribuer au développement de thermomètres luminescents efficaces. En résumé, une étude complète a été réalisée pour mettre en évidence des comportements sensibles à la température dans les composés de coordination pour des applications de thermométrie. Grâce à l'intégration harmonieuse de réponses de thermoréflectance et de luminescence, une trajectoire prometteuse a été tracée pour faire progresser les méthodologies de mesure de la température à petite échelle."Document : thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université Tououse 3 en cotutelle avec Kiïvs?kij nacìonal?nij unìversitet imeni Tarasa Šev?enka (Kiïv) Date_soutenance : 27/10/2023 Ecole_doctorale : Sciences de la matière (SdM) ( Toulouse) Domaine : Chimie organométallique et de coordination En ligne : https://theses.hal.science/tel-04697625v1 Spin-crossover iron(II) scorpionates and luminescent lanthanide(III) bis-carbacylamidophosphates for thermometry applications = Complexes fer(II)-scorpionates à transition de spin et lanthanide(III)-bis-carbacylamidophosphates luminescentes pour des applications en thermometrie [texte imprimé] / Oleksandr Horniichuk, Auteur ; Azzedine Bousseksou, Directeur de thèse ; Volodymyr Amirkhanov, Directeur de thèse ; Salmon, Lionel, Directeur de thèse . - [s.d.].
Langues : Anglais (eng)
Tags : SPIN CROSSOVER COORDINATION COMPOUNDS LUMINESCENCE THIN FILMS THERMOMETRY
TRANSITION DE SPIN COMPLEXES DE COORDINATION COUCHES MINCES THERMOMÉTRIERésumé : "In this work, the development of stimuli-responsive coordination compounds for small-scale thermometry applications was undertaken, with a focus on achieving temperature-sensitive behaviors using such optical responses as thermoreflectance and luminescence. In addressing the issue of material sensitivity inherent to thermoreflectance-based thermometry, a coating of [Fe(HB(1,2,3-tz)3)2] (tz = triazole) complex was employed. This complex exhibits a gradual spin conversion behaviour over a wide range of temperatures, revealing an equilibrium temperature of 373 K. The thin films of the complex deposited by thermal vacuum evaporation retained the characteristic spin conversion properties. Temperature change induces variations in optical absorption of the films, thus the latter can be more transparent in the UV range, e.g., when heated. Given such properties, the approach yielded heightened thermoreflectance responses on diverse substrates, culminating in high-sensitivity thermal imaging with an approximate accuracy of 1 K and a temporal resolution of around 1 µs. Furthermore, the synthesis and characterization of six novel iron(II) complexes with innovative heteroscorpionate ligands were conducted. The manifestation of spin crossover behavior in these complexes was found to be contingent upon the substituent of the triazole ring proximate to the metal ion. The resultant complexes showcased potential for broadening the repertoire of thin film thermo-responsive materials. Particularly noteworthy was the diamine complex [Fe(L6)2], which exhibited a gradual spin transition encompassing temperatures ranging from cryogenic to above-room-temperature (150-350 K), thereby rendering it conducive to thermometry applications. The versatile reactivity inherent to the NH2-group in these complexes enables prospective expansion of the family of evaporable spin crossover compounds. In the realm of luminescence-based thermometry, an endeavor was undertaken to design efficient lanthanide complexes employing the ligand tetramethyl N,N'-(2,2,3,3,4,4-hexafluoro-1,5-dioxopentane-1,5-diyl)bis(phosphoramidate) (H2L8). This ligand was selected for minimal content of high-energy oscillators and capacity to accommodate coordination of two lanthanide ions. Subsequent synthesis and characterization yielded novel triple-stranded [Ln2(L8)3(phen)2] and quadruple-stranded NEt4[NaLn2(L8)4(H2O)] and Na[NaLn2(L8)4(H2O)]·2H2O complexes. Compound [Eu2(L8)3(phen)2] exhibited an exceptional intrinsic quantum yield of 91%. In NEt4[NaNd2(L8)4(H2O)] temperature-dependent luminescence was observed. Despite the fact, that the weak emission of the complex imposes challenges for luminescence-based thermometry applications, the finding may help in development of efficient luminescent thermometers. In summation, a comprehensive framework for realizing temperature-sensitive behaviors within coordination compounds for thermometry applications was established. Through the harmonious integration of thermoreflectance and luminescence responses, a promising trajectory toward advancing small-scale temperature measurement methodologies was delineated."
"Dans ce travail, le développement de composés de coordination réactifs à des stimuli pour des applications de thermométrie à petite échelle a été entrepris, en mettant l'accent sur l'obtention de comportements sensibles à la température en utilisant des réponses optiques telles que la thermoréflectance et la luminescence. Pour résoudre le problème de la sensibilité des matériaux inhérent à la thermométrie basée sur la thermoréflectance, un dépôt du complexe [Fe(HB(1,2,3-tz)3)2] (tz = triazole) a été utilisé. Ce complexe présente un comportement de conversion de spin graduel sur une large gamme de températures, révélant une température d'équilibre de 373 K. Les films minces du complexe déposés par évaporation thermique sous vide ont conservé les propriétés caractéristiques de conversion de spin. Le changement de température induit des variations dans l'absorption optique des films, qui peuvent donc être plus transparents dans la gamme des UV, lorsqu'ils sont chauffés. Compte tenu de ces propriétés, l'approche a permis d'obtenir des réponses de thermoréflectance accrues sur divers substrats, aboutissant à une imagerie thermique de haute sensibilité avec une précision d'environ 1 K et une résolution temporelle d'environ 1 µs. En outre, la synthèse et la caractérisation de six nouveaux complexes de fer(II) basés sur des nouveaux ligands hétéroscorpionates ont été réalisées. La manifestation du comportement de transition de spin dans ces complexes s'est avérée dépendre du substituant sur le cycle triazole à proximité de l'ion métallique. Les complexes résultants ont montré leur potentiel pour élargir le répertoire des matériaux thermoréactifs en couches minces. Le complexe diamine [Fe(L6)2] est particulièrement remarquable, car il présente une transition de spin progressive à des températures allant de la cryogénie à une température supérieure à la température ambiante (150-350 K), ce qui le rend propice à des applications de thermométrie. La réactivité polyvalente inhérente au groupe NH2 dans ces complexes permet également d'élargir la famille des composés à transition de spin évaporable. Dans le domaine de la thermométrie basée sur la luminescence, un effort a été entrepris pour concevoir des complexes de lanthanide efficaces utilisant le ligand tétraméthyle N,N'-(2,2,3,3,4,4-hexafluoro-1,5-dioxopentane-1,5-diyl)bis(phosphoramidate) (H2L8). Ce ligand a été choisi pour sa teneur minimale en oscillateurs à haute énergie et sa capacité à permettre la coordination de deux ions lanthanides. La synthèse et la caractérisation qui ont suivi ont permis d'obtenir de nouveaux complexes triple brin [Ln2(L8)3(phen)2] et quadruple brin NEt4[NaLn2(L8)4(H2O)] et Na[NaLn2(L8)4(H2O)]·2H2O. Le composé [Eu2(L8)3(phen)2] a présenté un rendement quantique intrinsèque exceptionnel de 91%. Pour le composé NEt4[NaNd2(L8)4(H2O)], une luminescence dépendante de la température a été observée. Malgré la faible émission de luminescence du complexe qui limite les applications en thermométrie, cette découverte pourrait contribuer au développement de thermomètres luminescents efficaces. En résumé, une étude complète a été réalisée pour mettre en évidence des comportements sensibles à la température dans les composés de coordination pour des applications de thermométrie. Grâce à l'intégration harmonieuse de réponses de thermoréflectance et de luminescence, une trajectoire prometteuse a été tracée pour faire progresser les méthodologies de mesure de la température à petite échelle."Document : thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université Tououse 3 en cotutelle avec Kiïvs?kij nacìonal?nij unìversitet imeni Tarasa Šev?enka (Kiïv) Date_soutenance : 27/10/2023 Ecole_doctorale : Sciences de la matière (SdM) ( Toulouse) Domaine : Chimie organométallique et de coordination En ligne : https://theses.hal.science/tel-04697625v1
Titre : Finite size and surface effects in bistable molecular nanomaterials Titre original : Effets de taille finie et de surface dans les nanomatériaux moléculaires bistables Type de document : texte imprimé Auteurs : Shiteng Mi, Auteur ; Azzedine Bousseksou, Directeur de thèse ; Nicolazzi, William, Directeur de thèse Langues : Anglais (eng) Tags : SPIN TRANSITION SIZE EFFECT MOLECULAR DYNAMICS NANO-THERMODYNAMICS Résumé : "In the last decade, the investigation of phase transitions at the nanometer scale has become an essential element in the field of nanoscience. The fundamental understanding and, eventually, the precise control of the physical and chemical properties of "smart" nanomaterials, exhibiting phase transitions are of paramount importance for their integration in new generation of photonic/electronic nano-devices. Decreasing the size to the nanometer scale usually leads to drastic modifications of the switching properties and gives rise to new phenomena with respect to collective behaviors and phase stability. Such changes are directly correlated to the increase of surface-to-volume ratio with the size reduction and the predominance of the external environment (interface effects). In this context, this thesis work focuses on molecular spin crossover (SCO) nanomaterials which exhibit first order phase transitions between a low spin (LS) and a high spin (HS) state having different electronic configurations and displaying markedly different physical properties (magnetic, electric, elastic, optical etc.). The aim of this work is to develop ambitious multiphysics theoretical investigations to analyze finite size effects on phase change molecular nanomaterials with the prospect of establishing predictive quantitative models and, eventually, bringing out universal laws for phase transitions at the nanoscale. In particular, the force fields of [Fe(pyrazine)][Ni(CN)4] compound are constructed for all-atom Molecular Dynamics (MD) simulations, which describes the vibrational properties and the thermally induced SCO behavior in a quantitative way. Subsequently, the relaxation process of bilayer model is studied using the MD method, illustrating the interface effect (matrix effect) on the lattice distortion and the phase stability. Finally, a new model based on the nano-thermodynamic method is introduced to investigate the SCO phenomenon in nano-objects. Taking into account the physical parameters from experiments and numerical simulations in the nano-thermodynamic model, the different contributions of surface energy and surface stress to the surface effect are clarified for the first time."
"Au cours de la dernière décennie, l'étude des transitions de phase à l'échelle du nanomètre est devenue un élément incontournable dans le domaine des nanosciences. La compréhension fondamentale et la perspective d'un contrôle précis des propriétés physiques et chimiques de ces nanomatériaux "intelligents", présentant des transitions de phase, sont d'une importance primordiale pour leur intégration dans la nouvelle génération de nanodispositifs photoniques/électroniques. La diminution de la taille à l'échelle du nanomètre conduit généralement à des modifications drastiques des propriétés de commutation et fait apparaître de nouveaux phénomènes quant aux comportements collectifs et à la stabilité de phase. De tels changements sont directement corrélés à l'augmentation du rapport surface/volume lorsque la taille des nano-objets est diminuée et entraînent, en général, une prédominance des propriétés de l'environnement extérieur (effets d'interface). C'est dans ce contexte que se situe ce travail de thèse. En effet, on s'intéresse tout particulièrement aux composés à transition de spin (TS) qui possèdent la capacité de commuter d'un état bas spin (LS) à un état haut spin (HS). Ces deux états moléculaires possèdent des configurations électroniques différentes et présentent des propriétés physiques (magnétiques, électrique, élastique, optique etc.) drastiquement différentes. L'objectif de ce travail est de développer des approches théoriques multiphysiques ambitieuses pour analyser les effets de taille finie sur les nanomatériaux moléculaires à transition de spin dans la perspective d'établir des modèles quantitatifs prédictifs et, à terme, de faire émerger des lois universelles pour les transitions de phase à l'échelle nanométrique. En particulier, un champs de force est construit pour le composé [Fe(pyrazine)][Ni(CN)4] afin de réaliser des simulations de dynamique moléculaire (MD) de type "all-atom", capable de décrire les propriétés vibrationnelles de manière quantitative et de modéliser la transition de spin induite par la température. Ensuite, le processus de relaxation d'un modèle bicouche est analysé à l'aide de la méthode MD, illustrant l'effet d'une interface (ou effet de matrice) sur la distorsion du réseau et mettant en évidence les conséquences sur la stabilité de phase. Enfin, un nouveau modèle nano-thermodynamique est introduit pour étudier le phénomène de la TS dans les nano-objets. Les paramètres de ce modèle thermodynamique possèdent l'avantage d'être facilement, voire directement, reliés à des quantités physiques mesurables ou, le cas échéant, obtenus à l'aide de simulations numériques MD. En particulier, les différentes contributions de l'énergie de surface et de la contrainte de surface à l'effet de surface sont discutées et, pour la première fois, clarifiées."
Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université Toulouse 3 Date_soutenance : 26/10/2023 Ecole_doctorale : Sciences de la matière (SdM) (Toulouse) Domaine : Physique de la Matière En ligne : https://theses.hal.science/tel-04541284v1 Finite size and surface effects in bistable molecular nanomaterials = Effets de taille finie et de surface dans les nanomatériaux moléculaires bistables [texte imprimé] / Shiteng Mi, Auteur ; Azzedine Bousseksou, Directeur de thèse ; Nicolazzi, William, Directeur de thèse . - [s.d.].
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Tags : SPIN TRANSITION SIZE EFFECT MOLECULAR DYNAMICS NANO-THERMODYNAMICS Résumé : "In the last decade, the investigation of phase transitions at the nanometer scale has become an essential element in the field of nanoscience. The fundamental understanding and, eventually, the precise control of the physical and chemical properties of "smart" nanomaterials, exhibiting phase transitions are of paramount importance for their integration in new generation of photonic/electronic nano-devices. Decreasing the size to the nanometer scale usually leads to drastic modifications of the switching properties and gives rise to new phenomena with respect to collective behaviors and phase stability. Such changes are directly correlated to the increase of surface-to-volume ratio with the size reduction and the predominance of the external environment (interface effects). In this context, this thesis work focuses on molecular spin crossover (SCO) nanomaterials which exhibit first order phase transitions between a low spin (LS) and a high spin (HS) state having different electronic configurations and displaying markedly different physical properties (magnetic, electric, elastic, optical etc.). The aim of this work is to develop ambitious multiphysics theoretical investigations to analyze finite size effects on phase change molecular nanomaterials with the prospect of establishing predictive quantitative models and, eventually, bringing out universal laws for phase transitions at the nanoscale. In particular, the force fields of [Fe(pyrazine)][Ni(CN)4] compound are constructed for all-atom Molecular Dynamics (MD) simulations, which describes the vibrational properties and the thermally induced SCO behavior in a quantitative way. Subsequently, the relaxation process of bilayer model is studied using the MD method, illustrating the interface effect (matrix effect) on the lattice distortion and the phase stability. Finally, a new model based on the nano-thermodynamic method is introduced to investigate the SCO phenomenon in nano-objects. Taking into account the physical parameters from experiments and numerical simulations in the nano-thermodynamic model, the different contributions of surface energy and surface stress to the surface effect are clarified for the first time."
"Au cours de la dernière décennie, l'étude des transitions de phase à l'échelle du nanomètre est devenue un élément incontournable dans le domaine des nanosciences. La compréhension fondamentale et la perspective d'un contrôle précis des propriétés physiques et chimiques de ces nanomatériaux "intelligents", présentant des transitions de phase, sont d'une importance primordiale pour leur intégration dans la nouvelle génération de nanodispositifs photoniques/électroniques. La diminution de la taille à l'échelle du nanomètre conduit généralement à des modifications drastiques des propriétés de commutation et fait apparaître de nouveaux phénomènes quant aux comportements collectifs et à la stabilité de phase. De tels changements sont directement corrélés à l'augmentation du rapport surface/volume lorsque la taille des nano-objets est diminuée et entraînent, en général, une prédominance des propriétés de l'environnement extérieur (effets d'interface). C'est dans ce contexte que se situe ce travail de thèse. En effet, on s'intéresse tout particulièrement aux composés à transition de spin (TS) qui possèdent la capacité de commuter d'un état bas spin (LS) à un état haut spin (HS). Ces deux états moléculaires possèdent des configurations électroniques différentes et présentent des propriétés physiques (magnétiques, électrique, élastique, optique etc.) drastiquement différentes. L'objectif de ce travail est de développer des approches théoriques multiphysiques ambitieuses pour analyser les effets de taille finie sur les nanomatériaux moléculaires à transition de spin dans la perspective d'établir des modèles quantitatifs prédictifs et, à terme, de faire émerger des lois universelles pour les transitions de phase à l'échelle nanométrique. En particulier, un champs de force est construit pour le composé [Fe(pyrazine)][Ni(CN)4] afin de réaliser des simulations de dynamique moléculaire (MD) de type "all-atom", capable de décrire les propriétés vibrationnelles de manière quantitative et de modéliser la transition de spin induite par la température. Ensuite, le processus de relaxation d'un modèle bicouche est analysé à l'aide de la méthode MD, illustrant l'effet d'une interface (ou effet de matrice) sur la distorsion du réseau et mettant en évidence les conséquences sur la stabilité de phase. Enfin, un nouveau modèle nano-thermodynamique est introduit pour étudier le phénomène de la TS dans les nano-objets. Les paramètres de ce modèle thermodynamique possèdent l'avantage d'être facilement, voire directement, reliés à des quantités physiques mesurables ou, le cas échéant, obtenus à l'aide de simulations numériques MD. En particulier, les différentes contributions de l'énergie de surface et de la contrainte de surface à l'effet de surface sont discutées et, pour la première fois, clarifiées."
Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université Toulouse 3 Date_soutenance : 26/10/2023 Ecole_doctorale : Sciences de la matière (SdM) (Toulouse) Domaine : Physique de la Matière En ligne : https://theses.hal.science/tel-04541284v1
Titre : Habilitation à diriger des recherches Type de document : texte imprimé Auteurs : Ferial Terki, Auteur ; Azzedine Bousseksou, Directeur de thèse Langues : Français (fre) Etablissement_delivrance : HDR Date_soutenance : 03/12/2013 Ecole_doctorale : Université de Montpellier II (UM2) Domaine : Chime Localisation : LCC Habilitation à diriger des recherches [texte imprimé] / Ferial Terki, Auteur ; Azzedine Bousseksou, Directeur de thèse . - [s.d.].
Langues : Français (fre)
Etablissement_delivrance : HDR Date_soutenance : 03/12/2013 Ecole_doctorale : Université de Montpellier II (UM2) Domaine : Chime Localisation : LCC
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