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Study of electrical properties of bistable molecular materials : towards nanoelectronic devices / Constantin Lefter  

Public ISBD Titre : Study of electrical properties of bistable molecular materials : towards nanoelectronic devices Titre original : Etudes des propriétés électriques des matériaux à transition de spin : vers des dispositifs pour la nano-électronique Type de document : texte imprimé Auteurs : Constantin Lefter, Auteur ; Gabor Molnar, Directeur de thèse ; Adrian Graur, Directeur de thèse Année de publication : 2016 Langues : Anglais (eng) Tags : MOLECULAR COMPLEXES  ELECTRICAL PROPERTIES  SPIN TRANSITION COMPLEXES MOLÉCULAIRES  PROPRIÉTÉS ÉLECTRIQUES  TRANSITION DE SPIN Résumé : "The central theme of this thesis is the evaluation of potential interest and applicability of molecular spin crossover (SCO) complexes for nanoelectronic applications. The electrical properties of the [Fe(Htrz)2(trz)](BF4) complex and its Zn substituted analogues were analyzed first in the bulk powder form using broadband dielectric spectroscopy. It has been shown that the ac and dc conductivities as well as the dielectric constant and the dielectric relaxation frequency exhibit an important drop when going from the low spin (LS) to the high spin (HS) state. The iron ions kept their spin transition properties in the Zn diluted samples, but the SCO curves were significantly altered. The Zn substitution of active iron centers led to an important decrease of the electrical conductivity of ca. 6 orders of magnitude (for Zn/Fe = 0.75). We concluded from these results that the ferrous ions directly participate to the charge transport process, which was analyzed in the frame of an activated hopping conductivity model. Micrometric particles of [Fe(Htrz)2(trz)](BF4) were then integrated by dielectrophoresis between interdigitated gold electrodes leading to a device exhibiting bistability in the I-V,T characteristics. The stability of the starting material and the electronic device were carefully controlled and the concomitant effect of temperature changes, light irradiation and voltage bias on the current intensity were analyzed in detail. We showed that the device can be preferentially addressed by light stimulation according to its spin state and the switching from the metastable HS to the stable LS state was also demonstrated by applying an electric field step inside the hysteresis loop. The field effects were discussed in the frame of static and dynamic Ising-like models, while the photo-induced phenomena were tentatively attributed to surface phenomena. The [Fe(bpz)2(phen)] complex was also investigated by dielectric spectroscopy in the bulk powder form and then integrated by high vacuum thermal evaporation into a large-area vertical device with Al (top) and ITO (bottom) electrodes. This approach allowed us to probe the spin-state switching in the SCO layer by optical means while detecting the associated resistance changes both in the tunneling (10 nm junction) and injection-limited (30 and 100 nm junctions) regimes. The tunneling current in the thin SCO junctions showed a drop when going from the LS to the HS state, while the rectifying behavior of the 'thick' junctions did not reveal any significant spin-state dependence. The ensemble of these results provides guidance with new perspectives for the construction of electronic and spintronic devices incorporating SCO molecular materials." "L'objectif central de cette thèse est l'évaluation de la possibilité d'utilisation de complexes moléculaires à transitions de spin pour des applications en nano-électronique. Dans un premier temps, les propriétés électriques du complexe [Fe(Htrz)2(trz)](BF4) et de ces analogues [Fe1-xZnx(Htrz)2(trz)](BF4) ont été analysées sous forme de poudres au moyen de la spectroscopie diélectrique. Il a été montré que les conductivités AC et DC aussi bien que la constante diélectrique et que la fréquence de relaxation diélectrique subissent une baisse importante lors de la transition de l'état bas spin (BS) vers l'état haut spin (HS). Les molécules à base de cations de fer gardent leurs propriétés de transition de spin dans les échantillons dilués de Zn, mais les courbes de transition de spin sont considérablement altérées. La substitution par Zn des centres de fer actifs mène à une importante baisse de la conductivité électrique d'environ 6 ordres de grandeur (pour Zn/Fe = 0.75). Nous concluons de ces résultats que les ions Fe(II) participent directement au processus de transport des charges, qui a été analysé dans le cadre d'un modèle de conductivité par saut de porteurs de charge activé thermiquement. Des particules micrométriques de [Fe(Htrz)2(trz)](BF4) ont été alors intégrées par diélectrophorèse entre des électrodes d'or. Ainsi, nous avons obtenu un dispositif montrant un phénomène de bistabilité lors de la caractérisation I-V, T. La stabilité du matériau initial et le dispositif électronique ont été contrôlés avec précision et les effets concomitants de changements de températures, d'irradiation lumineuse et du champ électrique sur l'intensité du courant ont été analysés en détail. D'une part, nous avons montré que le dispositif peut être adressé de manière préférentielle par une irradiation lumineuse en fonction de son état de spin, et d'autre part, nous avons démontré la commutation de l'état métastable HS vers l'état stable BS par application d'un champ électrique à l'intérieur du cycle d'hystérésis. Les effets de champ ont été discutés dans le cadre de modèles de type Ising statiques et dynamiques, tandis que les phénomènes photo-induits étaient attribués à des effets de surface. Le complexe [Fe(H2B(pz)2)2(phen)] a également été caractérisé par spectroscopie diélectrique sous forme de poudre et ensuite intégré par évaporation thermique sous vide au sein d'un dispositif vertical entre les électrodes en Al et ITO. Cette approche nous a permis de sonder la commutation de l'état de spin dans la couche de [Fe(bpz)2(phen)] par des moyens optiques tout en détectant les changements de résistance associés, à la fois dans les régimes à effet tunnel (jonction de 10 nm) et dans les régimes à injection (jonctions de 30 et 100 nm). Le courant tunnel dans les jonctions à transition de spin diminue durant la commutation de l'état BS vers l'état HS, tandis que le comportement de rectification des jonctions " épaisses " ne révélait aucune dépendance significative à l'état de spin. L'ensemble de ces résultats ouvre la voie à de nouvelles perspectives pour la construction de dispositifs électroniques et spintroniques incorporant des matériaux à transition de spin." Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université de Toulouse 3 en Cotutelle avec Universitatea ''?tefan cel Mare'' (Suceava, Roumanie) Date_soutenance : 19/01/2016 Ecole_doctorale : Sciences de la Matière (SdM) Domaine : Nano-physique, Nano-composants, Nano-mesures Localisation : LCC En ligne : https://theses.hal.science/tel-01426619v1 Study of electrical properties of bistable molecular materials : towards nanoelectronic devices = Etudes des propriétés électriques des matériaux à transition de spin : vers des dispositifs pour la nano-électronique [texte imprimé] / Constantin Lefter, Auteur ; Gabor Molnar, Directeur de thèse ; Adrian Graur, Directeur de thèse . - 2016. Langues : Anglais (eng) Tags : MOLECULAR COMPLEXES  ELECTRICAL PROPERTIES  SPIN TRANSITION COMPLEXES MOLÉCULAIRES  PROPRIÉTÉS ÉLECTRIQUES  TRANSITION DE SPIN Résumé : "The central theme of this thesis is the evaluation of potential interest and applicability of molecular spin crossover (SCO) complexes for nanoelectronic applications. The electrical properties of the [Fe(Htrz)2(trz)](BF4) complex and its Zn substituted analogues were analyzed first in the bulk powder form using broadband dielectric spectroscopy. It has been shown that the ac and dc conductivities as well as the dielectric constant and the dielectric relaxation frequency exhibit an important drop when going from the low spin (LS) to the high spin (HS) state. The iron ions kept their spin transition properties in the Zn diluted samples, but the SCO curves were significantly altered. The Zn substitution of active iron centers led to an important decrease of the electrical conductivity of ca. 6 orders of magnitude (for Zn/Fe = 0.75). We concluded from these results that the ferrous ions directly participate to the charge transport process, which was analyzed in the frame of an activated hopping conductivity model. Micrometric particles of [Fe(Htrz)2(trz)](BF4) were then integrated by dielectrophoresis between interdigitated gold electrodes leading to a device exhibiting bistability in the I-V,T characteristics. The stability of the starting material and the electronic device were carefully controlled and the concomitant effect of temperature changes, light irradiation and voltage bias on the current intensity were analyzed in detail. We showed that the device can be preferentially addressed by light stimulation according to its spin state and the switching from the metastable HS to the stable LS state was also demonstrated by applying an electric field step inside the hysteresis loop. The field effects were discussed in the frame of static and dynamic Ising-like models, while the photo-induced phenomena were tentatively attributed to surface phenomena. The [Fe(bpz)2(phen)] complex was also investigated by dielectric spectroscopy in the bulk powder form and then integrated by high vacuum thermal evaporation into a large-area vertical device with Al (top) and ITO (bottom) electrodes. This approach allowed us to probe the spin-state switching in the SCO layer by optical means while detecting the associated resistance changes both in the tunneling (10 nm junction) and injection-limited (30 and 100 nm junctions) regimes. The tunneling current in the thin SCO junctions showed a drop when going from the LS to the HS state, while the rectifying behavior of the 'thick' junctions did not reveal any significant spin-state dependence. The ensemble of these results provides guidance with new perspectives for the construction of electronic and spintronic devices incorporating SCO molecular materials." "L'objectif central de cette thèse est l'évaluation de la possibilité d'utilisation de complexes moléculaires à transitions de spin pour des applications en nano-électronique. Dans un premier temps, les propriétés électriques du complexe [Fe(Htrz)2(trz)](BF4) et de ces analogues [Fe1-xZnx(Htrz)2(trz)](BF4) ont été analysées sous forme de poudres au moyen de la spectroscopie diélectrique. Il a été montré que les conductivités AC et DC aussi bien que la constante diélectrique et que la fréquence de relaxation diélectrique subissent une baisse importante lors de la transition de l'état bas spin (BS) vers l'état haut spin (HS). Les molécules à base de cations de fer gardent leurs propriétés de transition de spin dans les échantillons dilués de Zn, mais les courbes de transition de spin sont considérablement altérées. La substitution par Zn des centres de fer actifs mène à une importante baisse de la conductivité électrique d'environ 6 ordres de grandeur (pour Zn/Fe = 0.75). Nous concluons de ces résultats que les ions Fe(II) participent directement au processus de transport des charges, qui a été analysé dans le cadre d'un modèle de conductivité par saut de porteurs de charge activé thermiquement. Des particules micrométriques de [Fe(Htrz)2(trz)](BF4) ont été alors intégrées par diélectrophorèse entre des électrodes d'or. Ainsi, nous avons obtenu un dispositif montrant un phénomène de bistabilité lors de la caractérisation I-V, T. La stabilité du matériau initial et le dispositif électronique ont été contrôlés avec précision et les effets concomitants de changements de températures, d'irradiation lumineuse et du champ électrique sur l'intensité du courant ont été analysés en détail. D'une part, nous avons montré que le dispositif peut être adressé de manière préférentielle par une irradiation lumineuse en fonction de son état de spin, et d'autre part, nous avons démontré la commutation de l'état métastable HS vers l'état stable BS par application d'un champ électrique à l'intérieur du cycle d'hystérésis. Les effets de champ ont été discutés dans le cadre de modèles de type Ising statiques et dynamiques, tandis que les phénomènes photo-induits étaient attribués à des effets de surface. Le complexe [Fe(H2B(pz)2)2(phen)] a également été caractérisé par spectroscopie diélectrique sous forme de poudre et ensuite intégré par évaporation thermique sous vide au sein d'un dispositif vertical entre les électrodes en Al et ITO. Cette approche nous a permis de sonder la commutation de l'état de spin dans la couche de [Fe(bpz)2(phen)] par des moyens optiques tout en détectant les changements de résistance associés, à la fois dans les régimes à effet tunnel (jonction de 10 nm) et dans les régimes à injection (jonctions de 30 et 100 nm). Le courant tunnel dans les jonctions à transition de spin diminue durant la commutation de l'état BS vers l'état HS, tandis que le comportement de rectification des jonctions " épaisses " ne révélait aucune dépendance significative à l'état de spin. L'ensemble de ces résultats ouvre la voie à de nouvelles perspectives pour la construction de dispositifs électroniques et spintroniques incorporant des matériaux à transition de spin." Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université de Toulouse 3 en Cotutelle avec Universitatea ''?tefan cel Mare'' (Suceava, Roumanie) Date_soutenance : 19/01/2016 Ecole_doctorale : Sciences de la Matière (SdM) Domaine : Nano-physique, Nano-composants, Nano-mesures Localisation : LCC En ligne : https://theses.hal.science/tel-01426619v1

Matériaux moléculaires à propriétés multiples (transition de spin, conductivité électrique et photochromisme) : synthèse et mise en forme / Chahine, Joe  

Public ISBD Titre : Matériaux moléculaires à propriétés multiples (transition de spin, conductivité électrique et photochromisme) : synthèse et mise en forme Titre original : Multiproperty molecular materials (spin transition, electrical conductivity and photochromism) : synthesis and nanostructuration Type de document : texte imprimé Auteurs : Chahine, Joe, Auteur ; Faulmann, Christophe, Directeur de thèse Année de publication : 2011 Langues : Français (fre) Tags : MATÉRIAUX MOLECULAIRES  TRANSITION DE SPIN  COMPLEXES BISDITHIOLENES  PROPRIÉTÉS ÉLECTRIQUES  PROPRIÉTÉS MAGNÉTIQUES  STRUCTURE CRISTALLOGRAPHIQUE  PHOTOCHROMISME  XEROGELS  COMPOSITE  NANOPARTICULES  SPIN  SOLIDES MOLECULAIRES MOLECULAR MATERIALS  SPIN TRANSITION  BISDITHIOLENE COMPLEXES  ELECTRICAL PROPERTIES  MAGNETIC PROPERTIES  CRYSTAL STRUCTURE  PHOTOCHROMISM  NANOPARTICLES  MOLECULAR SOLIDS Résumé : "L'objectif de ce travail est de concevoir des matériaux moléculaires à propriétés multiple, que l'on va obtenir par association de deux briques moléculaires. Une de ces briques apporte la propriété de transition de spin (TS), et l'autre la propriété de conduction électrique ou de photochromisme. Ces matériaux devront aussi être utilisables dans des dispositifs et on s'intéressera donc à leur mise en forme. Les composés à TS sont des complexes de FeIII à base de ligands de type base de Schiff (sal2trien, qsal, salEen) ou des complexes de FeII dérivés de ligands triazoles (trz) et bi(pyrazol-1-yl)pyridyne (bpp); les briques conductrices sont des complexes de type bisdithiolène Ni(dmit)2 (dmit = 1,3-dithia-2-thione-4,5-dihiolate) ou des polymères de type métal-éthylènetétrathiolate (MC2S4)nx- (M = NiII, CuII, FeIII, ZnII, CoII); les complexes photochromes sont à base de ligand nitrosyle, [Fe(CN)5NO]2- ou [RuCl5NO]2-. L'association de [Ni(dmit)]n- (n = 1, 2) avec des complexes à TS (CTS) de la famille des [FeII({4'-R}2-1-bpp)2]2+ (R = H, Br) ou avec d'autres complexes [FeII(3-bpp)2]2+ aboutit à des composés de type [CTS][Ni(dmit)2]x avec x > 1. Le comportement magnétique de ces composés varie en fonction de la charge du contre ion [Ni(dmit)2]n- de départ, et les mesures électriques montrent qu'ils se comportent comme des semi-conducteurs. Dans le but de repréparer [Fe(sal2trien)][Ni(dmit)2] (complexe qui montre une TS complète avec hystérèse de 30 K autour de 245 K), cinq nouveaux polymorphes ont été préparés par association de [Ni(dmit)2]- avec [FeIII(sal2trien)]+ . L'influence des distorsions angulaires et de la nature des contacts intermoléculaires sur les réponses magnétiques est mise en évidence dans ces composés. La combinaison des entités à TS ([FeIII(qsal)2)]+ et [FeIII(R-salEen)2]+ (R = H ou 3-MeO)) avec les entités photochromes [Fe(CN)5NO]2- ou [RuCl5NO]2- conduit à plusieurs composés à propriétés magnétiques remarquables (effet LIESST et reverse-LIESST). La mise en forme des matériaux moléculaires est une nécessité pour leur utilisation dans des dispositifs : il faut en effet pouvoir soit les solubiliser pour ensuite les utiliser en films, en spray..., soit les obtenir sous une forme directement utilisable. Pour cela, une des solutions est leur conditionnement dans une matrice de silice. Il a ainsi été possible d'obtenir de nouveaux matériaux composites à transition de spin dans lesquels le polymère [Fe(Htrz)2(trz)](BF4) est dispersé sous forme de nanoparticules, et conserve ses propriétés magnétiques. L'utilisation de liquide ionique comme agent structurant a aussi permis d'obtenir pour la première fois le polymère de coordination (NiC2S4)n sous forme de nanoparticules. Ces nanoparticules sont solubles dans quelques solvants usuels (contrairement au produit "massif") et offrent donc de nouvelles perspectives quant à leurs applications dans des dispositifs et dans l'industrie de la nanoélectronique." "The aim of this work is to ''build'' multifunctional molecular materials, by combining two molecular building blocks. The first one brings magnetic properties, like spin transition and the second one electrical or photochromic properties. These materials will also be used in devices and therefore we will focus on their processing. In this work, the spin transition compounds are FeIII complexes bearing Schiff based ligand (sal2trien, qsal, salEen) or FeII complexes containing triazoles (trz) or bi(pyrazol-1-yl)pyridyne (bpp) ligands. Electrical properties are brought by the bisdithiolene units Ni(dmit)2 (dmit = 1,3-dithia-2-thione-4,5-dihiolate) or by a coordination polymer with the linking polydentate ligands ethylenetetrathiolate (MC2S4)nx- (M = NiII, CuII, FeIII, ZnII, CoII). Photochromic mononitrosyl complexes [Fe(CN)5NO]2- or [RuCl5NO]2- are used in this work. Complexes [CTS][Ni(dmit)2]x (CTS) [FeII({4'-R}2-1-bpp)2]2+ (R = H, Br) or [FeII(3-bpp)2]2+ with x > 1 are synthesized by the combination of [Ni(dmit)]n- (n = 1, 2) with various spin transition complexes. The magnetic behavior of these compounds depends on the charge of the counter ion in the corresponding starting materials. Their electrical properties are studied: they all show semi conductive behavior. In order to resynthesize [Fe(sal2trien)][Ni(dmit)2] (a complex which presents a full spin crossover with a pronounced hysteresis loop of 30 K, centered at 245 K), five novel polymorphs were obtained. The influence of angular distortions and the nature of intermolecular contacts on the magnetic response are highlighted in these compounds. The combination of spin transition entities ([FeIII(qsal)2)]+ or [FeIII(R-salEen)2]+ (R = H ; 3-MeO)) with photochromic entities ([Fe(CN)5NO]2- or [RuCl5NO]2-) led to various compounds with remarkable magnetic properties (such as LIESST and reverse-LIESST effect). Processing of molecular materials is an important challenge. In order to obtain the material in a useable form, the spin crossover coordination polymer [Fe(Htrz)2(trz)](BF4) has been embedded in a silica matrix. The complex has been obtained as nanoparticles and retained its magnetic properties in the composite. The use of ionic liquid as structuring agent in the synthesis of (NiC2S4)n resulted in the first conductive coordination polymer as nanoparticles. We prepared stable colloid solutions containing nanoparticles with adjustable size, (unlike the ''bulk'' polymer) which will therefore offer new perspectives on their applications in devices and nanoelectronics industry." Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université de Toulouse 3 Date_soutenance : 20/09/2011 Ecole_doctorale : Sciences de la Matière (SdM) Domaine : Chimie Organométallique et de Coordination En ligne : https://theses.fr/2011TOU30071 Matériaux moléculaires à propriétés multiples (transition de spin, conductivité électrique et photochromisme) : synthèse et mise en forme = Multiproperty molecular materials (spin transition, electrical conductivity and photochromism) : synthesis and nanostructuration [texte imprimé] / Chahine, Joe, Auteur ; Faulmann, Christophe, Directeur de thèse . - 2011. Langues : Français (fre) Tags : MATÉRIAUX MOLECULAIRES  TRANSITION DE SPIN  COMPLEXES BISDITHIOLENES  PROPRIÉTÉS ÉLECTRIQUES  PROPRIÉTÉS MAGNÉTIQUES  STRUCTURE CRISTALLOGRAPHIQUE  PHOTOCHROMISME  XEROGELS  COMPOSITE  NANOPARTICULES  SPIN  SOLIDES MOLECULAIRES MOLECULAR MATERIALS  SPIN TRANSITION  BISDITHIOLENE COMPLEXES  ELECTRICAL PROPERTIES  MAGNETIC PROPERTIES  CRYSTAL STRUCTURE  PHOTOCHROMISM  NANOPARTICLES  MOLECULAR SOLIDS Résumé : "L'objectif de ce travail est de concevoir des matériaux moléculaires à propriétés multiple, que l'on va obtenir par association de deux briques moléculaires. Une de ces briques apporte la propriété de transition de spin (TS), et l'autre la propriété de conduction électrique ou de photochromisme. Ces matériaux devront aussi être utilisables dans des dispositifs et on s'intéressera donc à leur mise en forme. Les composés à TS sont des complexes de FeIII à base de ligands de type base de Schiff (sal2trien, qsal, salEen) ou des complexes de FeII dérivés de ligands triazoles (trz) et bi(pyrazol-1-yl)pyridyne (bpp); les briques conductrices sont des complexes de type bisdithiolène Ni(dmit)2 (dmit = 1,3-dithia-2-thione-4,5-dihiolate) ou des polymères de type métal-éthylènetétrathiolate (MC2S4)nx- (M = NiII, CuII, FeIII, ZnII, CoII); les complexes photochromes sont à base de ligand nitrosyle, [Fe(CN)5NO]2- ou [RuCl5NO]2-. L'association de [Ni(dmit)]n- (n = 1, 2) avec des complexes à TS (CTS) de la famille des [FeII({4'-R}2-1-bpp)2]2+ (R = H, Br) ou avec d'autres complexes [FeII(3-bpp)2]2+ aboutit à des composés de type [CTS][Ni(dmit)2]x avec x > 1. Le comportement magnétique de ces composés varie en fonction de la charge du contre ion [Ni(dmit)2]n- de départ, et les mesures électriques montrent qu'ils se comportent comme des semi-conducteurs. Dans le but de repréparer [Fe(sal2trien)][Ni(dmit)2] (complexe qui montre une TS complète avec hystérèse de 30 K autour de 245 K), cinq nouveaux polymorphes ont été préparés par association de [Ni(dmit)2]- avec [FeIII(sal2trien)]+ . L'influence des distorsions angulaires et de la nature des contacts intermoléculaires sur les réponses magnétiques est mise en évidence dans ces composés. La combinaison des entités à TS ([FeIII(qsal)2)]+ et [FeIII(R-salEen)2]+ (R = H ou 3-MeO)) avec les entités photochromes [Fe(CN)5NO]2- ou [RuCl5NO]2- conduit à plusieurs composés à propriétés magnétiques remarquables (effet LIESST et reverse-LIESST). La mise en forme des matériaux moléculaires est une nécessité pour leur utilisation dans des dispositifs : il faut en effet pouvoir soit les solubiliser pour ensuite les utiliser en films, en spray..., soit les obtenir sous une forme directement utilisable. Pour cela, une des solutions est leur conditionnement dans une matrice de silice. Il a ainsi été possible d'obtenir de nouveaux matériaux composites à transition de spin dans lesquels le polymère [Fe(Htrz)2(trz)](BF4) est dispersé sous forme de nanoparticules, et conserve ses propriétés magnétiques. L'utilisation de liquide ionique comme agent structurant a aussi permis d'obtenir pour la première fois le polymère de coordination (NiC2S4)n sous forme de nanoparticules. Ces nanoparticules sont solubles dans quelques solvants usuels (contrairement au produit "massif") et offrent donc de nouvelles perspectives quant à leurs applications dans des dispositifs et dans l'industrie de la nanoélectronique." "The aim of this work is to ''build'' multifunctional molecular materials, by combining two molecular building blocks. The first one brings magnetic properties, like spin transition and the second one electrical or photochromic properties. These materials will also be used in devices and therefore we will focus on their processing. In this work, the spin transition compounds are FeIII complexes bearing Schiff based ligand (sal2trien, qsal, salEen) or FeII complexes containing triazoles (trz) or bi(pyrazol-1-yl)pyridyne (bpp) ligands. Electrical properties are brought by the bisdithiolene units Ni(dmit)2 (dmit = 1,3-dithia-2-thione-4,5-dihiolate) or by a coordination polymer with the linking polydentate ligands ethylenetetrathiolate (MC2S4)nx- (M = NiII, CuII, FeIII, ZnII, CoII). Photochromic mononitrosyl complexes [Fe(CN)5NO]2- or [RuCl5NO]2- are used in this work. Complexes [CTS][Ni(dmit)2]x (CTS) [FeII({4'-R}2-1-bpp)2]2+ (R = H, Br) or [FeII(3-bpp)2]2+ with x > 1 are synthesized by the combination of [Ni(dmit)]n- (n = 1, 2) with various spin transition complexes. The magnetic behavior of these compounds depends on the charge of the counter ion in the corresponding starting materials. Their electrical properties are studied: they all show semi conductive behavior. In order to resynthesize [Fe(sal2trien)][Ni(dmit)2] (a complex which presents a full spin crossover with a pronounced hysteresis loop of 30 K, centered at 245 K), five novel polymorphs were obtained. The influence of angular distortions and the nature of intermolecular contacts on the magnetic response are highlighted in these compounds. The combination of spin transition entities ([FeIII(qsal)2)]+ or [FeIII(R-salEen)2]+ (R = H ; 3-MeO)) with photochromic entities ([Fe(CN)5NO]2- or [RuCl5NO]2-) led to various compounds with remarkable magnetic properties (such as LIESST and reverse-LIESST effect). Processing of molecular materials is an important challenge. In order to obtain the material in a useable form, the spin crossover coordination polymer [Fe(Htrz)2(trz)](BF4) has been embedded in a silica matrix. The complex has been obtained as nanoparticles and retained its magnetic properties in the composite. The use of ionic liquid as structuring agent in the synthesis of (NiC2S4)n resulted in the first conductive coordination polymer as nanoparticles. We prepared stable colloid solutions containing nanoparticles with adjustable size, (unlike the ''bulk'' polymer) which will therefore offer new perspectives on their applications in devices and nanoelectronics industry." Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université de Toulouse 3 Date_soutenance : 20/09/2011 Ecole_doctorale : Sciences de la Matière (SdM) Domaine : Chimie Organométallique et de Coordination En ligne : https://theses.fr/2011TOU30071

Synthèse de composés moléculaires organiques-inorganiques à propriétés physiques hybrides / Courcet, Thierry  

Public ISBD Titre : Synthèse de composés moléculaires organiques-inorganiques à propriétés physiques hybrides Type de document : texte imprimé Auteurs : Courcet, Thierry, Auteur ; Cassoux, Patrick, Directeur de thèse Année de publication : 1999 Langues : Français (fre) Tags : CONDUCTEURS ET SUPRACONDUCTEURS MOLECULAIRES  BETS (BIS-ETHYLENE(DITHIO)TETRASELENAFULVALENE)  COMPLEXES A ÉTAT D'OXYDATION FRACTIONNAIRE  DDDS (5,6-DIHYDRO-1,4-DITHIIN-2,3-SELENOLATE)  ELECTROCRISTALLISATION  PROPRIÉTÉS HYBRIDES  ELECTROCRISTALLISATIONS  SYNTHÈSE ORGANIQUE  PROPRIÉTÉS ÉLECTRIQUES  DIFFRACTION DES RAYONS X  ANIONS PARAMAGNETIQUES Résumé : "La première partie du manuscrit décrit la synthèse détaillée du donneur organique BETS, l'étude de sa configuration électronique et de son processus d'oxydation électrochimique ainsi que sa structure déterminée par diffraction des rayons X. Ce donneur a été associé à divers anions, par électrocristallisation, pour donner des composés moléculaires conducteurs qui font l'objet des chapitres II, III et IV. Le second volet de ce travail décrit l'étude physique du moment d'anisotropie magnétique du composé ?-(BETS)2[FeCl4] dans l'état fondamental. Cette étude a été conduite à l'aide d'un magnétomètre « cantilever » qui a permis de mettre en évidence une transition Spin-Flop (SF) et d'étudier le moment d'anisotropie jusqu'à 0,4 K. Les chapitres III et IV présentent les synthèses, les caractérisations par diffraction des rayons X et les propriétés électriques des composés (BETS), (A)[M(C2O4)3] (A = K+, NH4+ ; M = FeIII, CrIII), ?-(BETS)4, [Cu2Cl6], ?- (BETS)4, [Cu2Cl2Br4] et ?-(BETS)4[Cu8/3Cl4]. Les composés (BETS)4(K)[M(C2O4)3] (M = FeIII, CrIII) sont semi-conducteurs. Le composé k-(BETS)4[Cu2Cl6] présente une transition métal-semi-métal vers 60K et le composé ?-(BETS)4[Cu8/3Cl4] est métallique jusqu'à la température de l'hélium liquide (4K). Le chapitre V décrit l'électrosynthèse du composé ?- (BETS)4, [Fe (CN)5, NO] qui est faiblement métallique jusqu'à 30 K avant de subir une transition M-SM. Les propriétés hybrides découlent de l'association du donneur organique BETS avec un anion potentiellement métastable (propriété photochimique), [Fe (CN)5, NO]2. Enfin, le dernier chapitre décrit la synthèse, la caractérisation et l'étude magnétique du complexe [Ni(ddds)2] [n-Bu4N] ainsi que les essais d'électrocristallisations effectués avec ce composé qui ont conduit à l'obtention, suivie de la caractérisation par diffraction des rayons X, du complexe neutre [Ni(ddds)2]2." Document : Thèse de doctorat Etablissement_delivrance : Université de Toulouse 3 Date_soutenance : 27/01/1999 Domaine : Matériaux Moléculaires Localisation : LCC En ligne : http://www.theses.fr/1999TOU30014 Synthèse de composés moléculaires organiques-inorganiques à propriétés physiques hybrides [texte imprimé] / Courcet, Thierry, Auteur ; Cassoux, Patrick, Directeur de thèse . - 1999. Langues : Français (fre) Tags : CONDUCTEURS ET SUPRACONDUCTEURS MOLECULAIRES  BETS (BIS-ETHYLENE(DITHIO)TETRASELENAFULVALENE)  COMPLEXES A ÉTAT D'OXYDATION FRACTIONNAIRE  DDDS (5,6-DIHYDRO-1,4-DITHIIN-2,3-SELENOLATE)  ELECTROCRISTALLISATION  PROPRIÉTÉS HYBRIDES  ELECTROCRISTALLISATIONS  SYNTHÈSE ORGANIQUE  PROPRIÉTÉS ÉLECTRIQUES  DIFFRACTION DES RAYONS X  ANIONS PARAMAGNETIQUES Résumé : "La première partie du manuscrit décrit la synthèse détaillée du donneur organique BETS, l'étude de sa configuration électronique et de son processus d'oxydation électrochimique ainsi que sa structure déterminée par diffraction des rayons X. Ce donneur a été associé à divers anions, par électrocristallisation, pour donner des composés moléculaires conducteurs qui font l'objet des chapitres II, III et IV. Le second volet de ce travail décrit l'étude physique du moment d'anisotropie magnétique du composé ?-(BETS)2[FeCl4] dans l'état fondamental. Cette étude a été conduite à l'aide d'un magnétomètre « cantilever » qui a permis de mettre en évidence une transition Spin-Flop (SF) et d'étudier le moment d'anisotropie jusqu'à 0,4 K. Les chapitres III et IV présentent les synthèses, les caractérisations par diffraction des rayons X et les propriétés électriques des composés (BETS), (A)[M(C2O4)3] (A = K+, NH4+ ; M = FeIII, CrIII), ?-(BETS)4, [Cu2Cl6], ?- (BETS)4, [Cu2Cl2Br4] et ?-(BETS)4[Cu8/3Cl4]. Les composés (BETS)4(K)[M(C2O4)3] (M = FeIII, CrIII) sont semi-conducteurs. Le composé k-(BETS)4[Cu2Cl6] présente une transition métal-semi-métal vers 60K et le composé ?-(BETS)4[Cu8/3Cl4] est métallique jusqu'à la température de l'hélium liquide (4K). Le chapitre V décrit l'électrosynthèse du composé ?- (BETS)4, [Fe (CN)5, NO] qui est faiblement métallique jusqu'à 30 K avant de subir une transition M-SM. Les propriétés hybrides découlent de l'association du donneur organique BETS avec un anion potentiellement métastable (propriété photochimique), [Fe (CN)5, NO]2. Enfin, le dernier chapitre décrit la synthèse, la caractérisation et l'étude magnétique du complexe [Ni(ddds)2] [n-Bu4N] ainsi que les essais d'électrocristallisations effectués avec ce composé qui ont conduit à l'obtention, suivie de la caractérisation par diffraction des rayons X, du complexe neutre [Ni(ddds)2]2." Document : Thèse de doctorat Etablissement_delivrance : Université de Toulouse 3 Date_soutenance : 27/01/1999 Domaine : Matériaux Moléculaires Localisation : LCC En ligne : http://www.theses.fr/1999TOU30014

Swichable molecular : electric field induced and optical selection using surface plasmion resonance / Tarik Mahfoud  

Public ISBD Titre : Swichable molecular : electric field induced and optical selection using surface plasmion resonance Titre original : Bistabilité moléculaire dans des complexes de métaux de transition : commutation par un champ électrique et détection optique par résonance des plasmons de surface. Type de document : texte imprimé Auteurs : Tarik Mahfoud, Auteur ; Azzedine Bousseksou, Directeur de thèse ; Sekkat, Zouheir, Directeur de thèse Année de publication : 2011 Langues : Anglais (eng) Tags : SPIN TRANSITION  CHARGE TRANSFER  MOLECULAR MATERIALS  ELECTRICAL PROPERTIES  SURFACE PLASMONS  RAMAN SPECTROSCOPY  THIN FILMS TRANSITION DE SPIN  TRANSFERT DE CHARGE  MATÉRIAUX MOLECULAIRES  PROPRIÉTÉS ÉLECTRIQUES  PLASMONS DE SURFACE  SPECTROSCOPIE RAMAN  COUCHES MINCES Résumé : "Nowadays, the technological demands in terms of miniaturization of components such as sensors, devices for electronics and optics stimulate more scientific activity of laboratories worldwide. To this end, the bistable molecular materials seem to show promise for such applications. The addressing and detection of bistability in these materials at the nanoscale is a necessary step in designing such devices. In this context, this thesis presents a novel approach, not only for addressing bistable molecular materials electrically, but also for reading electrically or opticaly the information stored in bistable molecular materials at the nanoscale. We were able to demonstrate their switching between two bistable states by applying an electric field. We also studied theoretically and experimentally the possibility of detecting this switching in thin films using the surface plasmon resonance. We show that SPR technique can detect index variations associated with optical bistability even for ultrathin films (<10 nm). These results open up serious prospects for the integration of complex spin transition or charge transfer in electronic and photonic devices." "De nos jours, les demandes technologiques en terme de miniaturisation de composants telles que les capteurs, les dispositifs pour l'électronique et l'optique stimulent de plus en plus l'activité scientifique des laboratoires à l'échelle mondiale. A cet effet, les matériaux moléculaires bistables semblent prometteurs dans la perspective de telles applications. L'adressage et la détection de la bistabilité dans ces matériaux à l'échelle nanométrique est une étape incontournable dans la conception de tels dispositifs. Dans ce contexte, ce travail de thèse présente une approche originale, non seulement pour l'adressage des matériaux moléculaires bistables par voie électrique, mais aussi pour la lecture de l'information stockée dans les matériaux moléculaires bistables à l'échelle nanométrique par voie électrique ou optique. A cet effet, nous avons étudié les propriétés de transport des complexes de coordination (RbxMn[Fe(CN)6]y*zH2O, NaxCo[Fe(CN)6]y*zH2O, Co3[W(CN)8]2(pyrimidine)4*6H2O et {Fe(HB(pz)3)2}) et nous avons pu mettre en évidence une commutation entre leurs deux états bistables par l'application d'un champs électrique. Nous avons également étudié théoriquement et expérimentalement la possibilité de détecter cette commutation dans des couches minces à l'aide de la résonance des plasmons de surface. Nous montrons que cette technique peut détecter des variations d'indice optique associées à la bistabilité même pour des couches ultra-minces (<10 nm). Ces résultats ouvrent de sérieuses perspectives pour l'intégration des complexes à transition de spin ou à transfert de charge dans des nano-circuits électriques et dans des dispositifs photoniques dont l'objectif est leurs possibles applications comme mémoire, capteurs ou dispositifs optiques adressables." Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université de Toulouse 3 Date_soutenance : 06/07/2011 Ecole_doctorale : Sciences de la Matière (SDM) Domaine : Physique et Nanophysique En ligne : https://theses.hal.science/tel-00667718 Swichable molecular : electric field induced and optical selection using surface plasmion resonance = Bistabilité moléculaire dans des complexes de métaux de transition : commutation par un champ électrique et détection optique par résonance des plasmons de surface. [texte imprimé] / Tarik Mahfoud, Auteur ; Azzedine Bousseksou, Directeur de thèse ; Sekkat, Zouheir, Directeur de thèse . - 2011. Langues : Anglais (eng) Tags : SPIN TRANSITION  CHARGE TRANSFER  MOLECULAR MATERIALS  ELECTRICAL PROPERTIES  SURFACE PLASMONS  RAMAN SPECTROSCOPY  THIN FILMS TRANSITION DE SPIN  TRANSFERT DE CHARGE  MATÉRIAUX MOLECULAIRES  PROPRIÉTÉS ÉLECTRIQUES  PLASMONS DE SURFACE  SPECTROSCOPIE RAMAN  COUCHES MINCES Résumé : "Nowadays, the technological demands in terms of miniaturization of components such as sensors, devices for electronics and optics stimulate more scientific activity of laboratories worldwide. To this end, the bistable molecular materials seem to show promise for such applications. The addressing and detection of bistability in these materials at the nanoscale is a necessary step in designing such devices. In this context, this thesis presents a novel approach, not only for addressing bistable molecular materials electrically, but also for reading electrically or opticaly the information stored in bistable molecular materials at the nanoscale. We were able to demonstrate their switching between two bistable states by applying an electric field. We also studied theoretically and experimentally the possibility of detecting this switching in thin films using the surface plasmon resonance. We show that SPR technique can detect index variations associated with optical bistability even for ultrathin films (<10 nm). These results open up serious prospects for the integration of complex spin transition or charge transfer in electronic and photonic devices." "De nos jours, les demandes technologiques en terme de miniaturisation de composants telles que les capteurs, les dispositifs pour l'électronique et l'optique stimulent de plus en plus l'activité scientifique des laboratoires à l'échelle mondiale. A cet effet, les matériaux moléculaires bistables semblent prometteurs dans la perspective de telles applications. L'adressage et la détection de la bistabilité dans ces matériaux à l'échelle nanométrique est une étape incontournable dans la conception de tels dispositifs. Dans ce contexte, ce travail de thèse présente une approche originale, non seulement pour l'adressage des matériaux moléculaires bistables par voie électrique, mais aussi pour la lecture de l'information stockée dans les matériaux moléculaires bistables à l'échelle nanométrique par voie électrique ou optique. A cet effet, nous avons étudié les propriétés de transport des complexes de coordination (RbxMn[Fe(CN)6]y*zH2O, NaxCo[Fe(CN)6]y*zH2O, Co3[W(CN)8]2(pyrimidine)4*6H2O et {Fe(HB(pz)3)2}) et nous avons pu mettre en évidence une commutation entre leurs deux états bistables par l'application d'un champs électrique. Nous avons également étudié théoriquement et expérimentalement la possibilité de détecter cette commutation dans des couches minces à l'aide de la résonance des plasmons de surface. Nous montrons que cette technique peut détecter des variations d'indice optique associées à la bistabilité même pour des couches ultra-minces (<10 nm). Ces résultats ouvrent de sérieuses perspectives pour l'intégration des complexes à transition de spin ou à transfert de charge dans des nano-circuits électriques et dans des dispositifs photoniques dont l'objectif est leurs possibles applications comme mémoire, capteurs ou dispositifs optiques adressables." Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université de Toulouse 3 Date_soutenance : 06/07/2011 Ecole_doctorale : Sciences de la Matière (SDM) Domaine : Physique et Nanophysique En ligne : https://theses.hal.science/tel-00667718

Synthesis of spin crossover micro-and nano-particles and study of the effect of their sizes and morphologies on their bistability properties / Peng, Haonan  

Public ISBD Titre : Synthesis of spin crossover micro-and nano-particles and study of the effect of their sizes and morphologies on their bistability properties Titre original : Synthèse de micro et nanoparticules à transition de spin : étude des effets de tailles et de morphologies sur leurs propriétés de bistabilité Type de document : texte imprimé Auteurs : Peng, Haonan, Auteur ; Salmon, Lionel, Directeur de thèse Année de publication : 2015 Langues : Anglais (eng) Tags : NANOPARTICULES  ÉCHANGE DE SPINS  BISTABILITÉ OPTIQUE  TRANSITION DE SPIN  PROPRIÉTÉS ÉLASTIQUES  COMPLEXE DE FER  PROPRIÉTÉS MAGNÉTIQUES  PROPRIÉTÉS ÉLECTRIQUES  MICELLES INVERSES NANOPARTICLES  SPIN EXCHANGE  OPTICAL BISTABILITY  SPIN TRANSITION  ELASTIC PROPERTIES  IRON COMPLEX  MAGNETIC PROPERTIES  ELECTRICAL PROPERTIES  INVERSE MICELLES Résumé : "Nowadays, the idea that molecule can be used as an active element in an electronic device stimulates scientific activity of chemistry and physics laboratories worldwide. The information storage capacity from technological demands is growing exponentially, which relies much on the development of nanosciences. The objective is to store data as quickly as possible in a device as small as possible. One of the most promising strategies is based on the concept of molecular bistability, the switching between two electronic states of a molecule in the same way that a binary switch. It is thus possible to pass in a reversible and detectable manner from one state (OFF = 0) to another state (ON = 1) under the influence of a controlled external stimulus. The spin transition (ST) phenomenon that switches the system between high spin (HS) and low spin (LS) states is a typical example of molecular bistability. The two states can be distinguished with different magnetic, optical and structural properties and can be induced by an external perturbation like the temperature, the light, the pressure, a magnetic field or the inclusion of a guest molecule. When the structural changes associated with the spin transition are transmitted in a cooperative manner across the network molecules, the transitions will occur with steepness and possibly accompanied by hysteresis loop (the first order transition). So, spin transition molecular materials should offer many opportunities in terms of applications in the field of electronics, information storage, digital display, photonics and photo-magnetism. Among the different families of compounds, coordination polymers arouse much interest due to their bistability near room temperature. The judicious choice of ligands and counter-anions make possible to modulate the final properties of these compounds and even in some cases to synergistically combine different physical properties. The work developed in this thesis attempt to address the different issues related to the challenge of coordination polymers based nanoscale materials with spin transition. The synthesis of inorganic bistable materials, their development in micro- and nanoparticles, thin layers, their organization and their physical properties are shown. The materials in the microscopic scale have mostly the same physical properties as those measured at the macroscopic scale. However, at the nanoscale, materials can exhibit physical properties that are far from those of bulk compounds. It is therefore imperative to understand more about the phenomena related to material size decrease to develop nanotechnology. The fundamental study of these nanomaterials is necessary and represents a major challenge today, which is of prime importance for the development of future applications. The development of nanoscale materials through the control of certain systematic models permits to improve our understanding of specific effects at the nanoscale. For example, in the case of spin crossover complex, the most important question is: how downsizing effect influences the transition temperature, the cooperativity and the width of hysteresis loop? In this context, this thesis is devoted to the design and the synthesis of various size spin crossover nano and micro-materials with different morphologies. To accomplish this, we developed the reverse-micelle technique and adopted innovative matrix-free synthetic approaches." "De nos jours, l'idée qu'une molécule puisse être utilisée comme élément actif dans un dispositif électronique stimule l'activité scientifique des laboratoires de chimie et de physique dans le monde entier. Les demandes technologiques en termes de capacité de stockage d'informations sont en croissance exponentielle et repose maintenant sur le développement des nanosciences. L'objectif consiste à stocker les données aussi rapidement que possible dans un dispositif aussi petit que possible. Une des stratégies les plus prometteuses est basée sur le concept de bistabilité moléculaire : la commutation entre deux états électroniques de la molécule de la même manière qu'un interrupteur binaire. Il est ainsi possible de passer d'une manière réversible et de façon détectable d'un état (OFF = 0) à un autre état (ON = 1) sous l'influence d'un stimulus externe contrôlé. Le phénomène de transition de spin (TS) qui commute le système entre états haut spin (HS) et bas spin (BS) est un exemple typique de bistabilité moléculaire. Les deux états peuvent être distingués par des propriétés magnétiques, optiques et structurelles différentes ; ces modifications pouvant être provoquées par différent stimuli comme la température, la lumière, la pression, un champ magnétique ou l'inclusion d'une molécule invitée. Lorsque les changements structurels associés à la transition de spin sont transmis d'une manière coopérative à travers les molécules du réseau, les transitions se produisent de manière abrupte et éventuellement s'accompagnent de boucle d'hystérésis (transition du premier ordre). Ainsi, les matériaux moléculaires à transition de spin devraient offrir de nombreuses possibilités en termes d'applications dans le domaine de l'électronique, le stockage de l'information, l'affichage numérique, la photonique et le photo-magnétisme. Parmi les différentes familles de composés, les polymères de coordination suscitent beaucoup d'intérêts en raison de leur bistabilité proche de la température ambiante. Le choix judicieux des ligands et des contre-anions permet de moduler les propriétés finales de ces composés, et même dans certains cas, de combiner de manière synergétique des propriétés physiques différentes. Le travail développé dans ces travaux de thèse vise à répondre aux différentes questions liées au défi des polymères de coordination à base de matériaux à transition de spin à l'échelle nanométrique. La synthèse de matériaux inorganiques bistables, leur développement dans des nanoparticules, des couches minces, leur organisation ainsi que leurs propriétés physiques sont présentés. Les matériaux à l'échelle microscopique ont généralement les mêmes propriétés physiques que celles mesurées à l'échelle macroscopique. Cependant, à l'échelle nanométrique, les matériaux peuvent présenter des propriétés physiques qui sont différentes de celles des composés massifs. Il est donc impératif de mieux comprendre les phénomènes liés à la diminution de la taille pour développer les nanotechnologies. L'étude fondamentale de ces nanomatériaux est nécessaire et représente aujourd'hui un défi majeur et essentiel pour le développement d'applications futures. Le développement de matériaux à l'échelle nanométrique à travers le contrôle de certains modèles systématiques permet d'améliorer notre compréhension sur les effets spécifiques à l'échelle nanométrique. Par exemple, dans le cas des complexes à transition de spin, la question la plus importante est : comment influence la réduction de taille des matériaux sur la température de transition, la coopérativité et la largeur de la boucle d'hystérésis ? Dans ce contexte, cette thèse est consacrée à la conception et à la synthèse de nano- et microparticules à transition de spin de différentes tailles et de différentes morphologies. Pour ce faire, nous avons développé la technique des micelles inverses et adopté de nouvelles approches de synthèse innovantes en l'absence de matrice." Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université de Toulouse 3 Date_soutenance : 20/07/2015 Ecole_doctorale : Sciences de la Matière (SdM) Domaine : Chimie Moléculaire En ligne : https://theses.fr/2015TOU30082 Synthesis of spin crossover micro-and nano-particles and study of the effect of their sizes and morphologies on their bistability properties = Synthèse de micro et nanoparticules à transition de spin : étude des effets de tailles et de morphologies sur leurs propriétés de bistabilité [texte imprimé] / Peng, Haonan, Auteur ; Salmon, Lionel, Directeur de thèse . - 2015. Langues : Anglais (eng) Tags : NANOPARTICULES  ÉCHANGE DE SPINS  BISTABILITÉ OPTIQUE  TRANSITION DE SPIN  PROPRIÉTÉS ÉLASTIQUES  COMPLEXE DE FER  PROPRIÉTÉS MAGNÉTIQUES  PROPRIÉTÉS ÉLECTRIQUES  MICELLES INVERSES NANOPARTICLES  SPIN EXCHANGE  OPTICAL BISTABILITY  SPIN TRANSITION  ELASTIC PROPERTIES  IRON COMPLEX  MAGNETIC PROPERTIES  ELECTRICAL PROPERTIES  INVERSE MICELLES Résumé : "Nowadays, the idea that molecule can be used as an active element in an electronic device stimulates scientific activity of chemistry and physics laboratories worldwide. The information storage capacity from technological demands is growing exponentially, which relies much on the development of nanosciences. The objective is to store data as quickly as possible in a device as small as possible. One of the most promising strategies is based on the concept of molecular bistability, the switching between two electronic states of a molecule in the same way that a binary switch. It is thus possible to pass in a reversible and detectable manner from one state (OFF = 0) to another state (ON = 1) under the influence of a controlled external stimulus. The spin transition (ST) phenomenon that switches the system between high spin (HS) and low spin (LS) states is a typical example of molecular bistability. The two states can be distinguished with different magnetic, optical and structural properties and can be induced by an external perturbation like the temperature, the light, the pressure, a magnetic field or the inclusion of a guest molecule. When the structural changes associated with the spin transition are transmitted in a cooperative manner across the network molecules, the transitions will occur with steepness and possibly accompanied by hysteresis loop (the first order transition). So, spin transition molecular materials should offer many opportunities in terms of applications in the field of electronics, information storage, digital display, photonics and photo-magnetism. Among the different families of compounds, coordination polymers arouse much interest due to their bistability near room temperature. The judicious choice of ligands and counter-anions make possible to modulate the final properties of these compounds and even in some cases to synergistically combine different physical properties. The work developed in this thesis attempt to address the different issues related to the challenge of coordination polymers based nanoscale materials with spin transition. The synthesis of inorganic bistable materials, their development in micro- and nanoparticles, thin layers, their organization and their physical properties are shown. The materials in the microscopic scale have mostly the same physical properties as those measured at the macroscopic scale. However, at the nanoscale, materials can exhibit physical properties that are far from those of bulk compounds. It is therefore imperative to understand more about the phenomena related to material size decrease to develop nanotechnology. The fundamental study of these nanomaterials is necessary and represents a major challenge today, which is of prime importance for the development of future applications. The development of nanoscale materials through the control of certain systematic models permits to improve our understanding of specific effects at the nanoscale. For example, in the case of spin crossover complex, the most important question is: how downsizing effect influences the transition temperature, the cooperativity and the width of hysteresis loop? In this context, this thesis is devoted to the design and the synthesis of various size spin crossover nano and micro-materials with different morphologies. To accomplish this, we developed the reverse-micelle technique and adopted innovative matrix-free synthetic approaches." "De nos jours, l'idée qu'une molécule puisse être utilisée comme élément actif dans un dispositif électronique stimule l'activité scientifique des laboratoires de chimie et de physique dans le monde entier. Les demandes technologiques en termes de capacité de stockage d'informations sont en croissance exponentielle et repose maintenant sur le développement des nanosciences. L'objectif consiste à stocker les données aussi rapidement que possible dans un dispositif aussi petit que possible. Une des stratégies les plus prometteuses est basée sur le concept de bistabilité moléculaire : la commutation entre deux états électroniques de la molécule de la même manière qu'un interrupteur binaire. Il est ainsi possible de passer d'une manière réversible et de façon détectable d'un état (OFF = 0) à un autre état (ON = 1) sous l'influence d'un stimulus externe contrôlé. Le phénomène de transition de spin (TS) qui commute le système entre états haut spin (HS) et bas spin (BS) est un exemple typique de bistabilité moléculaire. Les deux états peuvent être distingués par des propriétés magnétiques, optiques et structurelles différentes ; ces modifications pouvant être provoquées par différent stimuli comme la température, la lumière, la pression, un champ magnétique ou l'inclusion d'une molécule invitée. Lorsque les changements structurels associés à la transition de spin sont transmis d'une manière coopérative à travers les molécules du réseau, les transitions se produisent de manière abrupte et éventuellement s'accompagnent de boucle d'hystérésis (transition du premier ordre). Ainsi, les matériaux moléculaires à transition de spin devraient offrir de nombreuses possibilités en termes d'applications dans le domaine de l'électronique, le stockage de l'information, l'affichage numérique, la photonique et le photo-magnétisme. Parmi les différentes familles de composés, les polymères de coordination suscitent beaucoup d'intérêts en raison de leur bistabilité proche de la température ambiante. Le choix judicieux des ligands et des contre-anions permet de moduler les propriétés finales de ces composés, et même dans certains cas, de combiner de manière synergétique des propriétés physiques différentes. Le travail développé dans ces travaux de thèse vise à répondre aux différentes questions liées au défi des polymères de coordination à base de matériaux à transition de spin à l'échelle nanométrique. La synthèse de matériaux inorganiques bistables, leur développement dans des nanoparticules, des couches minces, leur organisation ainsi que leurs propriétés physiques sont présentés. Les matériaux à l'échelle microscopique ont généralement les mêmes propriétés physiques que celles mesurées à l'échelle macroscopique. Cependant, à l'échelle nanométrique, les matériaux peuvent présenter des propriétés physiques qui sont différentes de celles des composés massifs. Il est donc impératif de mieux comprendre les phénomènes liés à la diminution de la taille pour développer les nanotechnologies. L'étude fondamentale de ces nanomatériaux est nécessaire et représente aujourd'hui un défi majeur et essentiel pour le développement d'applications futures. Le développement de matériaux à l'échelle nanométrique à travers le contrôle de certains modèles systématiques permet d'améliorer notre compréhension sur les effets spécifiques à l'échelle nanométrique. Par exemple, dans le cas des complexes à transition de spin, la question la plus importante est : comment influence la réduction de taille des matériaux sur la température de transition, la coopérativité et la largeur de la boucle d'hystérésis ? Dans ce contexte, cette thèse est consacrée à la conception et à la synthèse de nano- et microparticules à transition de spin de différentes tailles et de différentes morphologies. Pour ce faire, nous avons développé la technique des micelles inverses et adopté de nouvelles approches de synthèse innovantes en l'absence de matrice." Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université de Toulouse 3 Date_soutenance : 20/07/2015 Ecole_doctorale : Sciences de la Matière (SdM) Domaine : Chimie Moléculaire En ligne : https://theses.fr/2015TOU30082