Une équipe de recherche de l’Université de Kumamoto a développé avec succès une nouvelle approche pour créer des matériaux magnétiques commutables en utilisant la liaison hydrogène au niveau moléculaire. Leur étude montre comment certains complexes métalliques, auparavant insensibles aux stimuli externes, peuvent désormais présenter des transitions magnétiques nettes et complètes en introduisant des liaisons hydrogène chirales.
L’équipe de recherche, dirigée par le professeur agrégé Yoshihiro Sekine de l’Organisation prioritaire pour l’innovation et l’excellence (POIE), s’est concentrée sur la création d’assemblages moléculaires commutables composés d’ions cobalt (Co²⁺) et fer (Fe³⁺), qui à l’origine ne répondent généralement pas aux ions externes. des stimuli. L’étude est publié dans le Journal de la Société américaine de chimie.
L’innovation de l’équipe réside dans l’incorporation d’une liaison hydrogène via un acide carboxylique chiral, permettant aux molécules de basculer entre les états magnétiques (paramagnétique et diamagnétique) avec une précision remarquable. Ces assemblages, appelés «analogues moléculaires du bleu de Prusse», sont prometteurs pour un transfert contrôlé d’électrons entre les ions cobalt et fer, ce qui était inaccessible dans les matériaux conventionnels.
L’autre découverte clé de l’étude est le rôle de la chiralité moléculaire dans la performance de ces assemblages. Les molécules énantiopures donneuses de liaisons hydrogène (HBD) ont permis des transitions magnétiques nettes et complètes, tandis que les mélanges racémiques ont conduit à des structures désordonnées avec des transitions larges et incomplètes. Cela met en évidence l’importance d’un arrangement moléculaire précis dans le développement de matériaux fonctionnels au comportement prévisible.
« Les unités chirales de liaison hydrogène sont cruciales pour réaliser les transitions de phase coopératives et abruptes que nous avons observées », a déclaré le professeur agrégé Sekine. « Cela ouvre de nouvelles voies pour concevoir des matériaux commutables au niveau moléculaire. »
Ces découvertes pourraient conduire au développement de matériaux avancés pour les dispositifs de stockage magnétique, les capteurs et d’autres applications électroniques. L’étude met en évidence comment des changements subtils dans la structure moléculaire peuvent conduire à des différences spectaculaires dans le comportement des matériaux, ouvrant ainsi une nouvelle voie au développement de machines moléculaires fonctionnelles et de matériaux intelligents.
Plus d’informations :
Riku Fukushima et al, Assemblage des plus petits analogues du bleu de Prusse à l’aide d’une unité chirale donneuse de liaisons hydrogène vers une transition de phase complète, Journal de la Société américaine de chimie (2024). DOI : 10.1021/jacs.4c05065