En perpétuelle recherche de rapidité, de miniaturisation et de faible consommation, les nanotechnologies sont en quête de nouveaux matériaux. Une classe de matériaux nommés multiferroïques offre des propriétés remarquables dans ce domaine. Un matériau est dit multiferroïque lorsqu’il possède des propriétés magnétiques et électriques imbriquées ce qui signifie qu’un courant électrique peut modifier son aimantation ou qu’un champ magnétique va créer une tension électrique. C’est particulièrement intéressant pour stocker de l’information avec une faible consommation électrique comme dans un disque dur mais avec une vitesse d’écriture et de lecture aussi rapide que celle d’un processeur.

Représentation atomique du composé DMAMnF. La densité de spin (en jaune) est obtenue grâce à des calculs basés sur la théorie de la fonctionnelle de densité (DFT). Le spin est essentiellement distribué sur le centre manganèse (au centre) et les atomes

Certains de ces matériaux multiferroïques possèdent ainsi des propriétés singulières (température d’utilisation élevée, couplage électrique/magnétique fort) mais au prix d’une utilisation de métaux lourds, rares et polluants. D’autres composées multiferroïques dits métallo-organiques associent un centre métallique (X) plus léger comme le manganèse, le zinc et le magnésium à une structure organique à base d’azote, carbone, oxygène et hydrogène tels que les dimethylammonium (DMA) ou le formate (F). Avec ce projet, nous prévoyons de mener des études systématiques sur les composés DMAXF (X = Zn, Mg, Cd) en combinant des méthodes expérimentales et théoriques qui devraient permettre de mieux comprendre les différents paramètres structuraux contrôlant la transition de phase diélectrique et la polarisation électrique dans ces systèmes. L’utilisation de mesures spectroscopiques et de calculs théoriques aidera à modéliser les systèmes multiferroïques et à mieux comprendre leur comportement microscopique et macroscopique par comparaison avec les données expérimentales. 

Le projet SomETIME combine les compétences de deux partenaires français, l’un (iSm2) dans le domaine de la chimie quantique et l’autre (IM2NP) dans le domaine de la résonance magnétique et du partenaire américain (FSU) dans la synthèse des composés à la base de ce projet.

Contacts :

M. Orio – Institut des sciences moléculaires de Marseille CNRS (UMR 7313) – Université Aix Marseille. maylis.orio@univ-amu.fr

S. Bertaina – Institut Matériaux Microélectronique et Nanoscience de Provence CNRS (UMR 7334) – Université Aix Marseille.  sylvain.bertaina@im2np.fr

N. Dalal – Department of Chemistry – Florida State University. dalal@chem.fsu.edu