Le contrôle par la lumière de l’état électronique à l’échelle moléculaire constitue un enjeu pour le développement de nouvelles technologies dédiées au stockage haute densité de l’information. Afin de développer de nouvelles mémoires moléculaires, une équipe de l’Université Paris Sud travaille en collaboration avec les lignes de lumière ODE, SMIS et PSICHÉ de SOLEIL.
La lecture et l’écriture optique de bits de donnée à l’échelle moléculaire constituent une alternative pour le stockage de l’information. Ces mémoires moléculaires optiques, conçues par les chimistes, sont minuscules (quelques atomes), robustes et rapides… mais ne fonctionnement à l’heure actuelle qu’à des températures très basses (rarement au dessus de -150°C) ! Afin d’utiliser ces systèmes dans des applications à grande échelle, l’un des défis majeurs consistera à élever ces « températures de fonctionnement » jusqu’à la température ambiante.
Les analogues du bleu de Prusse cobalt-fer sont des composés pouvant présenter ces propriétés de transition optique à basse température, grâce à un transfert d’électron entre les cations cobalt et fer.
En associant un contrôle physique, par une mise sous pression des composés, à la modulation par voie chimique de leur température de fonctionnement, le premier transfert d’électron optiquement activé hors d’un cycle d’hystérésis thermique à température ambiante a pu être mis en évidence (Figure 1), ouvrant ainsi de nouvelles perspectives pour la fabrication de mémoires moléculaires.
Figure 1 : Spectres d’absorption des rayons X au seuil K du cobalt réalisés sur la ligne de lumière ODE. Les spectres correspondent au même échantillon dans l’état initial CoIIFeIII (─), dans l’état CoIIIFeII (─) obtenu sous pression, et dans l’état (CoIIFeIII)* (─) obtenu à partir de l’état CoIIIFeII par irradiation à température ambiante.
La combinaison des ressources du synchrotron SOLEIL a fourni les moyens de caractériser les transitions optiques au sein des analogues du bleu de Prusse cobalt-fer : les lignes de lumière ODE, SMIS et PSICHÉ proposent ainsi différentes sondes structurales et électroniques complémentaires. La mise en place d’une série d’expériences commune à ces lignes a permis l’étude des différents états électroniques et structuraux impliqués dans les processus de commutation des analogues du bleu de Prusse cobalt-fer. Cette étude coordonnée a pu être réalisée grâce à la richesse des environnements disponibles sur ces lignes, permettant à la fois un contrôle de la température et de la pression des échantillons lors des mesures, ainsi que leur irradiation par laser.
