Préparation, détermination de la structure et des propriétés physiques de composés moléculaires basées sur le formiate

La synthese et la caracterisation de nouveaux materiaux sont des enjeux majeurs en chimie et en physique. En particulier, les reseaux organometalliques (metal –oganic frameworks : MOFs) avec deux ou plusieurs fonctionnalites couplees, encore rares, sont tres attractifs en raison de leur grande variete de proprietes et de leurs applications prometteuses connectant de nombreuses disciplines.Le developpement de nouveaux materiaux fascinants peut avoir un impact considerable sur notre vie quotidienne, ce qui explique en partie l'intensification de la recherche dans le cadre de la science des materiaux et de la matiere condensee.Cette these se concentre sur la synthese et la caracterisation des proprietes physiques de structures magnetiques basees sur le formiate de metal en utilisant la combinaison de diffraction par neutrons et par rayons X ainsi que d'autres techniques.Les reseaux de metal-formiate sont un sous-groupe specifique des reseaux organometalliques, typiquement synthetises en faisant reagir un ligand organique avec un sel metallique sous des conditions solvo-thermiques ou par des techniques d'evaporation ou de diffusion lente. Les centres metalliques sont lies par des molecules de formiate formant un cadre anionique qui peut etre equilibre electrochimiquement par des amines protonees.Dans ce travail, j’ai etudie la structure cristalline, les transitions de phases et les proprietes magnetiques de deux familles de composes qui sont representes par les composes hetero-metalliques ou a valence mixtes, adoptant une structure de type niccolite et des composes homo-metalliques adoptant une structure perovskite (ABX3). Les composes suivants ont ete synthetises et caracterises: [(CH3)2NH3][FeIIIMII(HCOO)6] (M = Mg, Mn, Fe, Co, Ni), [(CH3)2NH3][FeIIIFeII(HCOO)6], [(CH3NH3)[M(HCOO)3] (M = Co, Mn, Fe, Ni, Cu), and [(NH4)[Mn(HCOO)3].Le choix d'utiliser des ions metalliques specifiques a ete motive par leur configuration electronique differente et, par consequent, par les differents comportements physiques, c'est-a-dire une grande difference bien connue dans l'anisotropie magnetique des differents ions divalents utilises dans cette etude. Outre les effets sur les proprietes lorsque differents ions metalliques divalents sont introduits dans la structure, un autre aspect interessant est l’effet produit en changeant la nature des contre-ions. Meme s'il n'y a pas de correlation claire entre le contre-ion selectionne et le changement de comportement magnetique, la diffraction des neutrons permet d'elucider les differences dans la structure nucleaire et dans la structure magnetique lorsque differents contre-ions sont utilises. Par ailleurs, ce travail, nous aide a comparer nos resultats neutroniques avec les mesures complementaires de magnetometrie. Une variete de phenomenes magnetiques tels que le comportement ferromagnetique, l'ordre antiferromagnetique, l’angle de basculement spin ont ete observes dans les composes etudies. De plus, du point de vue de la structure nucleaire, differentes transitions de phases ont ete detectees impliquant par exemple l'ordre-desordre du contre-ion employe (dans [(CH3)2NH3][FeIIIMII(HCOO)6] par exemple), ou le passage d'une phase commensureable a une phase incommensurable donnant lieu a une modulation de la structure (dans [(CH3NH3)[Co(HCOO)3] par exemple).