Les technologies futures s’appuient sur des phénomènes qui étaient auparavant considérés comme le domaine exclusif de la physique théorique ou de la chimie. Par exemple, l’approche des dispositifs de stockage d’informations à haute densité est née lorsque les chimistes ont découvert des aimants monomoléculaires – des complexes inhabituels de métaux de transition et de lanthanides. De plus, plusieurs composés de lanthanides présentent des propriétés de luminescence dépendant de la température.
Ces propriétés sont à la base de la création de thermomètres moléculaires, des appareils permettant de mesurer la température à distance avec une sensibilité et une résolution élevées. Ces thermomètres aux lanthanides sont très prometteurs pour de futures applications en biologie, médecine et cryogénie.
Les chimistes de l’Université RUDN ont désormais obtenu des composés-cadres de lanthanides qui présentent simultanément les propriétés d’aimants monomoléculaires et de thermomètres à lanthanides. L'étude est publiée dans RSC Advances .
"Les composés de lanthanides de compositions et de structures diverses intéressent les chercheurs en raison de leurs propriétés magnétiques et luminescentes. Ceci est impressionnant non seulement d'un point de vue fondamental, mais également en raison de ses applications technologiques prometteuses.
"Notre objectif était de créer des composés luminescents combinant les propriétés des thermomètres à émission et des aimants monomoléculaires. Les exemples de tels composés sont très rares, alors qu'ils présentent un intérêt particulier en raison de la possibilité de surveiller la température des futurs dispositifs magnétiques monomoléculaires au niveau du sol. niveau moléculaire", a déclaré Alexey Bilyachenko, Ph.D., chercheur de premier plan à l'Institut commun de recherche chimique de l'Université RUDN.
Les chimistes ont synthétisé des composés à base de silsesquioxanes, une matrice organosiliciée qui permet des structures de charpente avec des ions lanthanides de diverses natures. Cette caractéristique essentielle des charpentes permet d'obtenir un comportement combinant les propriétés de différents centres de lanthanides. Les trois premiers exemples de tels cadres en métaux mixtes ont été obtenus. Ils contiennent tous quatre ions lanthanides.
Un composé combinant des ions dysprosium et terbium (ainsi qu'un composé contenant une triple combinaison europium-terbium-yttrium) présente à la fois des propriétés paramagnétiques (interaction avec un champ magnétique) et d'émission (lueur caractéristique de ces lanthanides).
Le composé contenant les ions europium et dysprosium s’est avéré le plus intéressant. Il présente simultanément les propriétés d’un aimant monomoléculaire et d’un thermomètre aux lanthanides. Le composé est applicable comme thermomètre à émission dans une large plage de températures allant de 20 ℃ à 100 ℃ et se caractérise par une sensibilité thermique relative élevée (1,15 % K -1 à 293 K). La préparation de ce composé ouvre de larges possibilités pour la conception moléculaire de complexes de lanthanides fonctionnels.
"Le complexe que nous avons obtenu présente des propriétés inhabituelles et multifonctionnelles :un aimant monomoléculaire et un thermomètre à émission doté d'un mécanisme d'auto-étalonnage. Des recherches plus approfondies dans ce domaine sont très prometteuses pour la création de matériaux de nouvelle génération", a déclaré Alexey Bilyachenko, Ph. D., chercheur de premier plan à l'Institut commun de recherche chimique de l'Université RUDN.
Plus d'informations : Gautier Félix et al, Silsesquioxanes tétranucléaires à base de lanthanides :vers une combinaison d'une relaxation lente de l'aimantation et d'une thermométrie luminescente, RSC Advances (2023). DOI :10.1039/D3RA04901A
Informations sur le journal : Avances RSC
Fourni par l'Université RUDN
