Fonctionnalisation de matériaux moléculaires magnétiques : vers des systèmes soluble et cristaux liquides

Dans cette thèse, nous avons développé la synthèse de nouveaux matériaux magnétiques hybrides afin d’améliorer la mise en forme de ces systèmes. Une partie de notre travail a consisté à fonctionnaliser la partie organique de matériaux moléculaires possédant des propriétés magnétiques remarquables, par des groupes fonctionnels connus pour induire des phases cristal-liquide ou pour augmenter la solubilité. Nous avons réalisé la fonctionnalisation rationnelle (i) de molécules aimants (Single-Molecule Magnets, SMM), (ii) de systèmes à conversion de spin et (iii) à transfert d'électrons, induisant ainsi des matériaux plus solubles et des phases cristal liquide.Le Chapitre I présente trois classes importantes de complexes magnétiques: les molécules-aimants, les systèmes à conversion de spin et de transfert d'électrons. Afin d’illustrer les motivations de notre travail une étude bibliographique dédiée aux matériaux hybrides magnétiques est ensuit présentée. La fonctionnalisation rationnelle des SMM et des systèmes à conversion de spin, respectivement, vers des phases cristallines liquides ont été discutés dans le Chapitre II et III. De nouveaux complexes fonctionnalisés à base de Mn12, FeII/triazole et [FeII(LN2O2)(LN)2] ont été obtenus. La conservation des propriétés magnétiques après fonctionnalisation du ligand a été confirmée, mais malheureusement, ces nouveaux composés ne montrent pas de comportement mésomorphe en dessous de la température de décomposition. Le Chapitre IV porte sur la fonctionnalisation des complexes à transfert d'électrons. La fonctionnalisation du ligand alkyle confère une bonne solubilité à ces complexes, et le comportement commutable activé thermiquement à l’état solide a ainsi pu être transféré à des solutions diluées.In this thesis, we tried to develop hybrid magnetic material chemistry in order to get soft systems that can be easy-processable. This work deals with functionalization of the organic part of interesting molecule-based magnetic materials by groups known to induce liquid crystal phase or to increase the solubility. We achieved the rational functionalization of molecule-based magnetic materials, like (i) Single-Molecule Magnets (SMM), (ii) Spin Crossover (SC), and (iii) Electron Transfer (ET) systems, towards more soluble systems and liquid crystal phases.Chapter I contains general information about three important classes of magnetic complexes: SMMs, SC and ET systems. In order to illustrate the motivation of our work, a bibliographic study about hybrid magnetic materials is then presented. Rational ligand functionalization of SMMs and SC systems towards liquid crystalline phases are discussed in Chapter II and III, respectively. New functionalized Mn12 complexes, FeII/triazole-based and [FeII(LN2O2)(LN)2] systems were obtained. The conservation of magnetic properties after ligand functionalization was confirmed, but unfortunately, these new compounds do not show mesomorphic behaviour below the decomposition temperature. The Chapter IV is focused on ligand functionalization of ET complexes. Alkyl functionalization of the ligand provides a good solubility to these complexes, and the thermally-induced switchable behaviour observed in solid state has been successfully transferred to dilute solutions

Fonctionnalisation de matériaux moléculaires magnétiques : vers des systèmes soluble et cristaux liquides

Dans cette thèse, nous avons développé la synthèse de nouveaux matériaux magnétiques hybrides afin d’améliorer la mise en forme de ces systèmes. Une partie de notre travail a consisté à fonctionnaliser la partie organique de matériaux moléculaires possédant des propriétés magnétiques remarquables, par des groupes fonctionnels connus pour induire des phases cristal-liquide ou pour augmenter la solubilité. Nous avons réalisé la fonctionnalisation rationnelle (i) de molécules aimants (Single-Molecule Magnets, SMM), (ii) de systèmes à conversion de spin et (iii) à transfert d'électrons, induisant ainsi des matériaux plus solubles et des phases cristal liquide.Le Chapitre I présente trois classes importantes de complexes magnétiques: les molécules-aimants, les systèmes à conversion de spin et de transfert d'électrons. Afin d’illustrer les motivations de notre travail une étude bibliographique dédiée aux matériaux hybrides magnétiques est ensuit présentée. La fonctionnalisation rationnelle des SMM et des systèmes à conversion de spin, respectivement, vers des phases cristallines liquides ont été discutés dans le Chapitre II et III. De nouveaux complexes fonctionnalisés à base de Mn12, FeII/triazole et [FeII(LN2O2)(LN)2] ont été obtenus. La conservation des propriétés magnétiques après fonctionnalisation du ligand a été confirmée, mais malheureusement, ces nouveaux composés ne montrent pas de comportement mésomorphe en dessous de la température de décomposition. Le Chapitre IV porte sur la fonctionnalisation des complexes à transfert d'électrons. La fonctionnalisation du ligand alkyle confère une bonne solubilité à ces complexes, et le comportement commutable activé thermiquement à l’état solide a ainsi pu être transféré à des solutions diluées.In this thesis, we tried to develop hybrid magnetic material chemistry in order to get soft systems that can be easy-processable. This work deals with functionalization of the organic part of interesting molecule-based magnetic materials by groups known to induce liquid crystal phase or to increase the solubility. We achieved the rational functionalization of molecule-based magnetic materials, like (i) Single-Molecule Magnets (SMM), (ii) Spin Crossover (SC), and (iii) Electron Transfer (ET) systems, towards more soluble systems and liquid crystal phases.Chapter I contains general information about three important classes of magnetic complexes: SMMs, SC and ET systems. In order to illustrate the motivation of our work, a bibliographic study about hybrid magnetic materials is then presented. Rational ligand functionalization of SMMs and SC systems towards liquid crystalline phases are discussed in Chapter II and III, respectively. New functionalized Mn12 complexes, FeII/triazole-based and [FeII(LN2O2)(LN)2] systems were obtained. The conservation of magnetic properties after ligand functionalization was confirmed, but unfortunately, these new compounds do not show mesomorphic behaviour below the decomposition temperature. The Chapter IV is focused on ligand functionalization of ET complexes. Alkyl functionalization of the ligand provides a good solubility to these complexes, and the thermally-induced switchable behaviour observed in solid state has been successfully transferred to dilute solutions

Fonctionnalisation de matériaux moléculaires magnétiques (vers des systèmes soluble et cristaux liquides)

Dans cette thèse, nous avons développé la synthèse de nouveaux matériaux magnétiques hybrides afin d améliorer la mise en forme de ces systèmes. Une partie de notre travail a consisté à fonctionnaliser la partie organique de matériaux moléculaires possédant des propriétés magnétiques remarquables, par des groupes fonctionnels connus pour induire des phases cristal-liquide ou pour augmenter la solubilité. Nous avons réalisé la fonctionnalisation rationnelle (i) de molécules aimants (Single-Molecule Magnets, SMM), (ii) de systèmes à conversion de spin et (iii) à transfert d'électrons, induisant ainsi des matériaux plus solubles et des phases cristal liquide.Le Chapitre I présente trois classes importantes de complexes magnétiques: les molécules-aimants, les systèmes à conversion de spin et de transfert d'électrons. Afin d illustrer les motivations de notre travail une étude bibliographique dédiée aux matériaux hybrides magnétiques est ensuit présentée. La fonctionnalisation rationnelle des SMM et des systèmes à conversion de spin, respectivement, vers des phases cristallines liquides ont été discutés dans le Chapitre II et III. De nouveaux complexes fonctionnalisés à base de Mn12, FeII/triazole et [FeII(LN2O2)(LN)2] ont été obtenus. La conservation des propriétés magnétiques après fonctionnalisation du ligand a été confirmée, mais malheureusement, ces nouveaux composés ne montrent pas de comportement mésomorphe en dessous de la température de décomposition. Le Chapitre IV porte sur la fonctionnalisation des complexes à transfert d'électrons. La fonctionnalisation du ligand alkyle confère une bonne solubilité à ces complexes, et le comportement commutable activé thermiquement à l état solide a ainsi pu être transféré à des solutions diluées.In this thesis, we tried to develop hybrid magnetic material chemistry in order to get soft systems that can be easy-processable. This work deals with functionalization of the organic part of interesting molecule-based magnetic materials by groups known to induce liquid crystal phase or to increase the solubility. We achieved the rational functionalization of molecule-based magnetic materials, like (i) Single-Molecule Magnets (SMM), (ii) Spin Crossover (SC), and (iii) Electron Transfer (ET) systems, towards more soluble systems and liquid crystal phases.Chapter I contains general information about three important classes of magnetic complexes: SMMs, SC and ET systems. In order to illustrate the motivation of our work, a bibliographic study about hybrid magnetic materials is then presented. Rational ligand functionalization of SMMs and SC systems towards liquid crystalline phases are discussed in Chapter II and III, respectively. New functionalized Mn12 complexes, FeII/triazole-based and [FeII(LN2O2)(LN)2] systems were obtained. The conservation of magnetic properties after ligand functionalization was confirmed, but unfortunately, these new compounds do not show mesomorphic behaviour below the decomposition temperature. The Chapter IV is focused on ligand functionalization of ET complexes. Alkyl functionalization of the ligand provides a good solubility to these complexes, and the thermally-induced switchable behaviour observed in solid state has been successfully transferred to dilute solutions.BORDEAUX1-Bib.electronique (335229901) / SudocSudocFranceF

Liquid-Crystalline Zinc(II) and Iron(II) Alkyltriazoles One-Dimensional Coordination Polymers

Several series of unidimensional coordination polymers of formula [Zn(CnH2n+1trz)3](Cl)2*xH2O (n = 18, 16, 13, 11, 10, trz = 4-substituted-1,2,4- triazole), [Zn(C18H37trz)3](ptol)2*xH2O, [Fe(CnH2n+1trz)3](X)2*xH2O (n = 18, 16, 13, 10; X = Cl− or ptol−, where ptol− = p-tolylsulfonate anion), and [Fe(C18H37trz)3]- (X)2*xH2O (X = C8H17PhSO3 − and C8H17SO3 −) are reported with their thermal, structural, and magnetic properties. Most of these materials exhibit thermotropic lamellar mesophases at temperatures as low as 410 K, as confirmed by textures observed by polarized optical microscopy. The corresponding phase diagrams deduced by differential scanning calorimetry are also reported. All iron-containing materials present a spin crossover phenomenon that occurs at temperatures ranging from 242 to 360 K, only slightly below the mesophase temperature domain, and remains complete and cooperative, even for the longer alkyl substituents. The use of stable diamagnetic Zn(II) analogues proves to be very useful to characterize the comparatively less stable and less crystalline Fe(II) analogues

Clay- and olivine-based strategies for CO2 mitigation

Capturing CO2 from the air and storing it or converting it into useful products is arguably the biggest challenges of mankind for the decades to come. In this work, we present two approaches based on the interaction of CO2 with two earth-abundant minerals. In the first approach, we investigate the sorption of CO2 onto and into nanoparticles of montmorillonite clay. We show that the sorption capacity of the clay can be tuned by exchanging the cations in the interlayer space between the aluminosilicate layers of the clay. For the optimum cations (Cs+), almost 1.5mmol CO2/g clay can be sorbed. The capacity is largely controlled by the minimum interlayer spacing required to fit a cation along with competition with other contaminants such as H2O. Kinetic studies show that CO2 sorption into clays is highly reversible. To achieve permanent CO2 storage, we explored the fixation using olivine. While 1t of olivine has the potential fix approximately 1t of CO2, the conversion of olivine to MgCO3 and SiO2 is kinetically severely hindered by the formation of passivation layers. We developed strategies to monitor the dissolution of olivine and to follow in situ the formation of passivation layers using confocal Raman microscopy

Liquid-Crystalline Zinc(II) and Iron(II) Alkyltriazoles One-Dimensional Coordination Polymers

Several series of unidimensional coordination polymers of formula [Zn­(C_<i>n</i>H_2<i>n</i>+1trz)₃]­(Cl)₂·<i>x</i>H₂O (<i>n</i> = 18, 16, 13, 11, 10, trz = 4-substituted-1,2,4-triazole), [Zn­(C₁₈H₃₇trz)₃]­(ptol)₂·<i>x</i>H₂O, [Fe­(C_<i>n</i>H_2<i>n</i>+1trz)₃]­(X)₂·<i>x</i>H₂O (<i>n</i> = 18, 16, 13, 10; X = Cl^– or ptol^–, where ptol^– = <i>p</i>-tolylsulfonate anion), and [Fe­(C₁₈H₃₇trz)₃]­(X)₂·<i>x</i>H₂O (X = C₈H₁₇PhSO₃^– and C₈H₁₇SO₃^–) are reported with their thermal, structural, and magnetic properties. Most of these materials exhibit thermotropic lamellar mesophases at temperatures as low as 410 K, as confirmed by textures observed by polarized optical microscopy. The corresponding phase diagrams deduced by differential scanning calorimetry are also reported. All iron-containing materials present a spin crossover phenomenon that occurs at temperatures ranging from 242 to 360 K, only slightly below the mesophase temperature domain, and remains complete and cooperative, even for the longer alkyl substituents. The use of stable diamagnetic Zn­(II) analogues proves to be very useful to characterize the comparatively less stable and less crystalline Fe­(II) analogues