Les ions lanthanides aiment s’entourer de plusieurs ligands organiques pour stabiliser et remplir leur sphère de coordination. Mais grâce à une conception de ligand et à une approche synthétique novatrices, des scientifiques de l’Université d’Ottawa ont réussi non seulement à isoler de rares et précieux complexes bicoordonnés, mais aussi à révéler, pour la toute première fois, une énorme séparation des niveaux d’énergie, comme le prévoyait la théorie. Ce complexe est une réussite synthétique qui montre le potentiel incroyable de ces molécules.
C’est au Département de chimie et sciences biomoléculaires de l’Université d’Ottawa qu’ont été effectuées ces recherches, sous la direction de Muralee Murusegu, professeur titulaire à la Faculté des sciences, en collaboration avec le professeur Akseli Mansikkamäki de l’Université d’Oulu, en Finlande, et avec les chercheurs-boursiers postdoctoraux de l’Université d’Ottawa Diogo A. Gálico et Alexandros A. Kitos, ainsi que Dylan Errulat et Katie L. M. Harriman, qui étudient au doctorat.
« Nous avons obtenu des résultats extrêmement prometteurs, qui confirment pour la première fois ce que prédisait la théorie et exposent une méthode pour synthétiser de meilleurs aimants moléculaires. Ces aimants sont très utiles pour fabriquer des ordinateurs quantiques et des dispositifs de mémoire plus compacts et plus rapides en raison de leur taille nanométrique et de leurs particularités quantiques, comme la magnétisation à effet tunnel ou la cohérence quantique », explique le professeur Murugesu.
« Notre découverte nous guidera dans la fabrication de nouveaux matériaux à base de molécules pour l’électronique moléculaire »
Muralee Murugesu
— Professeur titulaire à la Faculté des sciences de l'Université d'Ottawa
Une découverte révolutionnaire
« Nous avons utilisé l’équipement financé par la Fondation canadienne pour l’innovation pour mesurer les propriétés magnétiques et luminescentes de nos complexes à de très basses températures, inférieures à 10 Kelvin. Ces mesures nous ont révélé la délicate structure électronique de nos complexes. Nous avons aussi confirmé nos observations par des modélisations numériques en collaboration avec le professeur Mansikkamäki de l’Université d’Oulu, en Finlande », ajoute le professeur Murugesu.
Depuis 2007, le Groupe Murugesu de l’Université d’Ottawa travaille sur des aimants monomoléculaires (SMM) qui peuvent stocker et traiter des données à l’échelle moléculaire. Ce matériau très attendu laisse présager des économies d’énergie et d’espace qui rendront les appareils électroniques plus rapides et plus efficaces, transformant notre façon de stocker les données et instaurant une nouvelle ère de l’électronique moléculaire.
L’étude présentant cette découverte, intitulée A trivalent 4f complex with two bis-silylamide ligands displaying slow magnetic relaxation, a été publiée dans la revue Nature Chemistry.