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Large polarisation électrique chez les matériaux hybrides


Large polarisation électrique chez les matériaux hybrides

En dessous d’une certaine température, certains corps peuvent présenter une polarisation électrique spontanée. Cette grandeur est équivalente à la "force ressentie" lorsqu’on approche un aimant d’un autre aimant ou d’une surface métallique : certains aimants sont "mous", d’autres "durs". Dans le cas d’un aimant, ce phénomène a pour origine le ferromagnétisme qui correspond à l’alignement des spins (=moments magnétiques) des électrons dans une direction unique. Dans les diélectriques, la ferroélectricité correspond à l’alignement, à l’échelle microscopique, des moments dipolaires entre atomes/ions de charges différentes dans une direction unique. Depuis la découverte de la ferroélectricité dans les années 1920 dans le sel de Rochelle, les chercheurs cherchent à synthétiser de nouveaux matériaux aux propriétés remarquables et en particulier possédant une forte polarisation spontanée. Les matériaux les plus connus sont les pérovskites BaTiO3, KTaO3 ou plus récemment le composé BiFeO3 qui possède la plus forte polarisation électrique spontanée et en plus des propriétés magnétiques. En vue d’applications toujours plus nombreuses dans la vie courante, notamment pour la fabrication de mémoires d’ordinateurs à moindre coût, il est important de fabriquer des matériaux ferroélectriques à température ambiante de manière économique. A ce titre, les matériaux hybrides organique-inorganique offrent l’avantage de pouvoir être synthétisés à des températures modérées (inférieures à 200°C).

 

Cycle de polarisation du composé (MV)[BiI3Cl2] a différentes températures autour de la température ambiante. En insert, structure du composé montrant l’arrangement des chaînes inorganiques d’octaèdres BiI3Cl2 (vue de dessus en haut, vue sur le côté en bas) séparant les molécules organiques de méthylviologène.

 

Une équipe du laboratoire, en collaboration avec l’équipe du Pr. Nicolas Mercier de MOLTECH-Anjou à l’Université d’Angers, a ainsi mis en évidence une polarisation spontanée très élevée dans le composé hybride (MV)[BiI3Cl2] où MV est le méthylviologène (cf. figure) récemment synthétisé par l’équipe d’Angers. Cette valeur est du même ordre de grandeur que dans les meilleurs oxydes inorganiques. Cette observation ouvre ainsi la porte à un grand développement de ces matériaux hybrides dans le but de synthétiser de nouveaux ferroélectriques mais aussi dans un futur proche de coupler la ferroélectricité et les propriétés magnétiques (multiferroicité) dans des matériaux hybrides afin d’y contrôler les propriétés magnétiques de manière simple avec une source de tension.

 

Référence :

N.Leblanc, N.Mercier, L.Zorina, S.Simonov, P.Auban-Senzier and C.Pasquier, J. Am. Chem. Soc. 133, 14924 (2011)

 

Contact :

Claude Pasquier : (pasquier@lps.u-psud.fr)