Two-dimensional assembly of [MnIII2MnII2] single-molecule magnets and [Cu(pic)2] linking units (Hpic = picolinic acid)

3 páginas, 4 figuras.-- et al.In an attempt to develop novel coordination networks of SMMs, a Cu(II) picolinate complex has been used to coordinate ST = 9 tetranuclear Mn-based SMMs resulting in an intriguing 2D framework exhibiting a magnet-like behavior at low temperature.This work was supported by University of Bordeaux,CNRS,ANR (NT09_469563, AC-MAGnets), MAGMANet (NMP3-CT-2005- 515767),Région Aquitaine, GIS Advanced Materials in Aquitaine (COMET Project),National Natural Science Foundation of China (No. 20701005), the Creation Foundation of Northeast Normal University (NENU-STC07009) and Spanish National Council of Sciences CSIC.Peer reviewe

Organization of Single-Molecule Magnets (SMMs) by coordination chemistry : toward a new generation of magnetic and photomagnetic materials

Depuis leur découverte dans les années 90, les molécules-aimants constituent une classe de matériaux magnétiques qui a attiré l'attention du fait de leur bistabilité magnétique. Ces systèmes donnent l’espoir formidable de pouvoir stocker un bit d’information à l’échelle moléculaire. Ainsi, leur organisation dans des réseaux est devenue un enjeu essentiel en vue de leur intégration dans des dispositifs. Lors de cette thèse, l’organisation contrôlée de ces molécules par chimie de coordination en utilisant différents connecteurs s’est révélée être une stratégie de choix. Le chapitre I présente une approche théorique de ce projet de recherche. Dans ce chapitre, les propriétés de molécules-aimants, chaînes-aimants, conversion de spin et transfert d'électron sont décrits et discutés. Le chapitre II contient la bibliographie pertinente sur les réseaux de coordination à base de molécules-aimants et les systèmes photoactifs bimétalliques conténant des groupements cyanures. Le chapitre III présente l'organisation de molécules aimants[Mn4] en réseaux 1D et 2D par des liens diamagnétiques (ions chlorures) ou des liens paramagnétiques contenant des ions métalliques (NiII, MnII et CuII). Les études physiques (cristallographie par rayons X, mesuresmagnétiques et de chaleurs spécifiques) et des analyses théoriques sur ces nouveaux réseaux ont montré des propriétés magnétiques améliorées par rapport à la molécule-aimant [Mn4] isolée. Dans le chapitre IV, nous avonspréparé de nouveaux connecteurs commutables pour in fine concevoir des réseaux de molécules-aimants photomagnétiques. Une approche « building-block » a été utilisée pour obtenir un composé binucléaire de Fe et Co.Des études spectroscopiques, électrochimiques et magnétiques ont été effectuées et ont révélé sans ambiguïté une conversion de spin thermo-induite à l'état solide, et un transfert d'électron intramoléculaire assisté par protonation contrôlée en solution, accompagnés de changements optiques et magnétiques. Pour la première fois, ce nouveaucomplexe montre deux processus de commutation distincts selon son état physique et le stimulus externe utilisé.The beginning of the 1990’s marked the discovery of Single-Molecule Magnets (SMMs), which created the hope tostore information on a single molecule due to their magnetic bistability. However, it is becoming of strategicimportance to dedicate a part of our research to their organization in order to achieve devices for the potentialapplication. During this thesis work, our strategy was to exploit coordination chemistry to organize these moleculesin a controlled way by using different types of linkers.Chapter I covers theoretical backgrounds for this research project. In this chapter, Single-Molecule Magnets(SMMs), Single-Chain Magnets (SCMs), Spin Crossover (SC) and Electron Transfer (ET) systems are described anddiscussed. Chapter II contains relevant literature on SMM-based coordination networks and photoactive cyanidobasedbimetallic systems. Chapter III presents the organization of [Mn4] SMMs in 1D and 2D networks withdiamagnetic linkers (chlorido ions) or paramagnetic linkers containing NiII, MnII, and CuII ions. The extensivephysical studies (X-ray crystallography, magnetic and heat capacity measurements, and theoretical analysis) on thesenetworks demonstrated new magnetic behavior and enhanced energy barrier compared to the isolated [Mn4] SMMs.In Chapter IV, we prepared new switchable linkers based on the cyanido-bridged Fe/Co unit, to realizephotomagnetic networks of SMMs. A rational building-block approach has been used to design these dinuclearFe/Co complexes. Extensive spectroscopic, electrochemical and magnetic characterizations have been performed tounambiguously reveal in one of the synthesized complexes the presence of a spin crossover induced by temperaturein the solid-state, and an intramolecular electron transfer assisted by controlled protonation in solution, bothaccompanied by optical and magnetic changes. For the first time, this new complex shows two distinct switchingprocesses depending on its physical state and external stimuli

Organization of Single-Molecule Magnets (SMMs) by coordination chemistry : toward a new generation of magnetic and photomagnetic materials

Depuis leur découverte dans les années 90, les molécules-aimants constituent une classe de matériaux magnétiques qui a attiré l'attention du fait de leur bistabilité magnétique. Ces systèmes donnent l’espoir formidable de pouvoir stocker un bit d’information à l’échelle moléculaire. Ainsi, leur organisation dans des réseaux est devenue un enjeu essentiel en vue de leur intégration dans des dispositifs. Lors de cette thèse, l’organisation contrôlée de ces molécules par chimie de coordination en utilisant différents connecteurs s’est révélée être une stratégie de choix. Le chapitre I présente une approche théorique de ce projet de recherche. Dans ce chapitre, les propriétés de molécules-aimants, chaînes-aimants, conversion de spin et transfert d'électron sont décrits et discutés. Le chapitre II contient la bibliographie pertinente sur les réseaux de coordination à base de molécules-aimants et les systèmes photoactifs bimétalliques conténant des groupements cyanures. Le chapitre III présente l'organisation de molécules aimants[Mn4] en réseaux 1D et 2D par des liens diamagnétiques (ions chlorures) ou des liens paramagnétiques contenant des ions métalliques (NiII, MnII et CuII). Les études physiques (cristallographie par rayons X, mesuresmagnétiques et de chaleurs spécifiques) et des analyses théoriques sur ces nouveaux réseaux ont montré des propriétés magnétiques améliorées par rapport à la molécule-aimant [Mn4] isolée. Dans le chapitre IV, nous avonspréparé de nouveaux connecteurs commutables pour in fine concevoir des réseaux de molécules-aimants photomagnétiques. Une approche « building-block » a été utilisée pour obtenir un composé binucléaire de Fe et Co.Des études spectroscopiques, électrochimiques et magnétiques ont été effectuées et ont révélé sans ambiguïté une conversion de spin thermo-induite à l'état solide, et un transfert d'électron intramoléculaire assisté par protonation contrôlée en solution, accompagnés de changements optiques et magnétiques. Pour la première fois, ce nouveaucomplexe montre deux processus de commutation distincts selon son état physique et le stimulus externe utilisé.The beginning of the 1990’s marked the discovery of Single-Molecule Magnets (SMMs), which created the hope tostore information on a single molecule due to their magnetic bistability. However, it is becoming of strategicimportance to dedicate a part of our research to their organization in order to achieve devices for the potentialapplication. During this thesis work, our strategy was to exploit coordination chemistry to organize these moleculesin a controlled way by using different types of linkers.Chapter I covers theoretical backgrounds for this research project. In this chapter, Single-Molecule Magnets(SMMs), Single-Chain Magnets (SCMs), Spin Crossover (SC) and Electron Transfer (ET) systems are described anddiscussed. Chapter II contains relevant literature on SMM-based coordination networks and photoactive cyanidobasedbimetallic systems. Chapter III presents the organization of [Mn4] SMMs in 1D and 2D networks withdiamagnetic linkers (chlorido ions) or paramagnetic linkers containing NiII, MnII, and CuII ions. The extensivephysical studies (X-ray crystallography, magnetic and heat capacity measurements, and theoretical analysis) on thesenetworks demonstrated new magnetic behavior and enhanced energy barrier compared to the isolated [Mn4] SMMs.In Chapter IV, we prepared new switchable linkers based on the cyanido-bridged Fe/Co unit, to realizephotomagnetic networks of SMMs. A rational building-block approach has been used to design these dinuclearFe/Co complexes. Extensive spectroscopic, electrochemical and magnetic characterizations have been performed tounambiguously reveal in one of the synthesized complexes the presence of a spin crossover induced by temperaturein the solid-state, and an intramolecular electron transfer assisted by controlled protonation in solution, bothaccompanied by optical and magnetic changes. For the first time, this new complex shows two distinct switchingprocesses depending on its physical state and external stimuli

Controlled association of single-molecule magnets (SMMs) into coordination networks: towards a new generation of magnetic materials

The field of molecular magnetism has rapidly expanded since the discovery of single-molecule magnets (SMMs) at the beginning of the 1990s. Numerous SMMs have been studied and a broad community currently works on these systems to improve their magnetic characteristics. However, it has also become an important strategy to diversify a part of our research activity toward the organization of these magnetic molecules in order to move closer to future applications. One of the possible ways is to utilize SMMs as molecular building blocks and assemble them with the help of coordination chemistry. This strategy presents a significant challenge since the intrinsic magnetic properties of the parent SMMs can be modified, which consequently also provides a unique opportunity to investigate new behaviours at the frontier between SMMs and classical bulk magnets. Furthermore, the design of systems with "enhanced" SMM properties or magnet behaviour is theoretically possible by choosing coordinating linkers that could favour an effective ferromagnetic arrangement of the SMMs. In this perspective article, we will give an overview of the known networks based on SMMs with an emphasis on the synthetic strategies, magnetic properties, and finally possible routes to a new generation of molecular magnetic materials

Organisation par chimie de coordination de molécules-aimants (vers une nouvelle génération de matériaux magnétiques et photomagnétiques)

Depuis leur découverte dans les années 90, les molécules-aimants constituent une classe de matériaux magnétiques qui a attiré l'attention du fait de leur bistabilité magnétique. Ces systèmes donnent l espoir formidable de pouvoir stocker un bit d information à l échelle moléculaire. Ainsi, leur organisation dans des réseaux est devenue un enjeu essentiel en vue de leur intégration dans des dispositifs. Lors de cette thèse, l organisation contrôlée de ces molécules par chimie de coordination en utilisant différents connecteurs s est révélée être une stratégie de choix. Le chapitre I présente une approche théorique de ce projet de recherche. Dans ce chapitre, les propriétés de molécules-aimants, chaînes-aimants, conversion de spin et transfert d'électron sont décrits et discutés. Le chapitre II contient la bibliographie pertinente sur les réseaux de coordination à base de molécules-aimants et les systèmes photoactifs bimétalliques conténant des groupements cyanures. Le chapitre III présente l'organisation de molécules aimants[Mn4] en réseaux 1D et 2D par des liens diamagnétiques (ions chlorures) ou des liens paramagnétiques contenant des ions métalliques (NiII, MnII et CuII). Les études physiques (cristallographie par rayons X, mesuresmagnétiques et de chaleurs spécifiques) et des analyses théoriques sur ces nouveaux réseaux ont montré des propriétés magnétiques améliorées par rapport à la molécule-aimant [Mn4] isolée. Dans le chapitre IV, nous avonspréparé de nouveaux connecteurs commutables pour in fine concevoir des réseaux de molécules-aimants photomagnétiques. Une approche building-block a été utilisée pour obtenir un composé binucléaire de Fe et Co.Des études spectroscopiques, électrochimiques et magnétiques ont été effectuées et ont révélé sans ambiguïté une conversion de spin thermo-induite à l'état solide, et un transfert d'électron intramoléculaire assisté par protonation contrôlée en solution, accompagnés de changements optiques et magnétiques. Pour la première fois, ce nouveaucomplexe montre deux processus de commutation distincts selon son état physique et le stimulus externe utilisé.The beginning of the 1990 s marked the discovery of Single-Molecule Magnets (SMMs), which created the hope tostore information on a single molecule due to their magnetic bistability. However, it is becoming of strategicimportance to dedicate a part of our research to their organization in order to achieve devices for the potentialapplication. During this thesis work, our strategy was to exploit coordination chemistry to organize these moleculesin a controlled way by using different types of linkers.Chapter I covers theoretical backgrounds for this research project. In this chapter, Single-Molecule Magnets(SMMs), Single-Chain Magnets (SCMs), Spin Crossover (SC) and Electron Transfer (ET) systems are described anddiscussed. Chapter II contains relevant literature on SMM-based coordination networks and photoactive cyanidobasedbimetallic systems. Chapter III presents the organization of [Mn4] SMMs in 1D and 2D networks withdiamagnetic linkers (chlorido ions) or paramagnetic linkers containing NiII, MnII, and CuII ions. The extensivephysical studies (X-ray crystallography, magnetic and heat capacity measurements, and theoretical analysis) on thesenetworks demonstrated new magnetic behavior and enhanced energy barrier compared to the isolated [Mn4] SMMs.In Chapter IV, we prepared new switchable linkers based on the cyanido-bridged Fe/Co unit, to realizephotomagnetic networks of SMMs. A rational building-block approach has been used to design these dinuclearFe/Co complexes. Extensive spectroscopic, electrochemical and magnetic characterizations have been performed tounambiguously reveal in one of the synthesized complexes the presence of a spin crossover induced by temperaturein the solid-state, and an intramolecular electron transfer assisted by controlled protonation in solution, bothaccompanied by optical and magnetic changes. For the first time, this new complex shows two distinct switchingprocesses depending on its physical state and external stimuli.BORDEAUX1-Bib.electronique (335229901) / SudocSudocFranceF

Selective Activation of Chalcogen Bonding: An Efficient Structuring Tool toward Crystal Engineering Strategies

International audienceConspectusAmong the noncovalent interactions available in the toolbox of crystal engineering, (ChB) has recently entered the growing family of σ-hole interactions, following the strong developments based on the halogen bonding (XB) interaction over the last 30 years. The monovalent character of halogens provides halogen bonding directionality and strength. Combined with the extensive organic chemistry of Br and I derivatives, it has led to many applications of XB, in solution (organo-catalysis, anion recognition and transport), in the solid state (cocrystals, conducting materials, fluorescent materials, topochemical reactions, ...), in soft matter (liquid crystals, gels,···), and in biochemistry. The recognition of the presence of two σ-holes on divalent chalcogens and the ability to activate them, as in XB, with electron-withdrawing groups (EWG) has fueled more recent interest in chalcogen bonding. However, despite being identified for many years, ChB still struggles to make a mark due to (i) the underdeveloped synthetic chemistry of heavier Se and Te; (ii) the limited stability of organic chalcogenides, especially tellurides; and (iii) the poor predictability of ChB associated with the presence of two σ-holes. It therefore invites a great deal of attention of molecular chemists to design and develop selected ChB donors, for the scrutiny of fundamentals of ChB and their successful use in different applications. This Account aims to summarize our own contributions in this direction that extend from fundamental studies focused on addressing the lack of directionality/predictability in ChB to a systematic demonstration of its potential, specifically in , and particularly toward anionic networks on the one hand, topochemical reactions on the other hand.In this Account, we share our recent results aimed at recovering with ChB the same degree of strength and predictability found with XB, by focusing on divalent Se and Te systems with two different substituents, one of them with an EWG, to strongly unbalance both σ-holes. For that purpose, we explored this dissymmetrization concept within three chemical families, selenocyanates R-SeCN, alkynyl derivatives R-C≡C-(Se/Te)Me, and -carborane derivatives. Such compounds were systematically engaged in cocrystals with either halides or neutral bipyridines as ChB acceptors, revealing their strong potential to chelate halides as well as their ability to organize reactive molecules such as alkenes and butadiynes toward [2+2] cycloadditions and polydiacetylene formation, respectively. This selective activation concept is not limited to ChB but can be effectively used on all other σ-hole interactions (pnictogen bond, tetrel bond, etc.) where one needs to control the directionality of the interaction

Electronic Effects of Ligand Substitution on Spin Crossover in a Series of Diiminoquinonoid-Bridged Fe II 2 Complexes

International audienc

Tetraazaarenes by the ceramidonine approach

The synthesis of extended heteroarenes via the acid-promoted dehydrocyclisation of arylamino-anthraquinones is examined as an approach to highly conjugated electron-acceptor materials and eventually to heterographene nanoribbons. Whilst the latter perspective is found to remain challenging, the former is exemplified by the synthesis of extended tetraazaheterocycles bearing solubilising alkyl substituents