Les capteurs sont devenus des objets omniprésents de notre quotidien. Concevoir des sondes qui peuvent mesurer simultanément différentes grandeurs physiques est autant un défi scientifique qu'un enjeu socio-économique. En exploitant la flexibilité de la chimie moléculaire, des scientifiques de l'Institut Charles Gerhardt de Montpellier (CNRS/Université de Montpellier/ENSCM) ont synthétisé une molécule qui permet, par simple mesure de ses propriétés de luminescence, d'accéder simultanément à la température et au champ magnétique du milieu dans lequel elle est introduite. Ces travaux sont publiés dans la revue
Advanced Optical Materials.
Molécule-aimant à base de Dy(III): premier capteur optique capable de sonder simultanément la température et l'intensité du champ magnétique en utilisant la spectroscopie de photoluminescence. Reproduced from Adv. Optical Mater. 2021, 2101495.
© 2021 Wiley‐VCH GmbH. 80 % du marché mondial des capteurs est dédié aux sondes de températures. La miniaturisation de ces capteurs à l'échelle submicro ou nanométrique est essentielle pour leur utilisation dans des dispositifs électroniques ou en médecine. Des molécules luminescentes susceptibles de sonder la température ont ainsi été développées, la mesure étant réalisée par spectroscopie de photoluminescence. Toutefois, la mesure simultanée par un même matériau d'autres grandeurs physiques que la température, comme par exemple le champ magnétique, n'a que rarement été étudiée dans ces systèmes.
Accéder à ces deux grandeurs par une mesure unique est essentiel pour plusieurs types d'applications comme le calcul quantique, où l'état des molécules dépend à la fois de la température et du champ magnétique, ou encore la réfrigération magnétique. L'utilisation de ce type de capteurs comme agents de contraste pour l'IRM en biologie est également envisagée.
En utilisant les concepts de la chimie moléculaire, des chercheurs de l'Institut Charles Gerhardt de Montpellier (CNRS/Université de Montpellier/ENSCM), en collaboration avec une équipe Portugaise (Université d'Aveiro) et une équipe Belge (Université de Louvain), ont montré qu'une molécule à base d'ion dysprodium(III) pouvait détecter simultanément la température et le champ magnétique, dans les mêmes conditions opératoires,
via une simple mesure d'un spectre de luminescence. Ils ont découvert que cette propriété était liée à la réponse particulière du nuage électronique du dysprosium(III) à la présence du champ magnétique.
A la fois thermomètre moléculaire et magnétomètre, ce système représente le premier capteur optique pour la mesure simultanée de ces deux grandeurs physiques. Ces résultats, parus dans la revue
Advanced Optical Materials, ouvrent des perspectives pour de nombreuses applications dans le domaine de la spintronique ou en nanomédecine.
Référence:
R. A. S. Ferreira, E. Mamontova, A. M. P. Botas, M. Shestakov, J. Vanacken, V. Moshchalkov, Y. Guari, L. F. Chibotaru, D. Luneau, P. S. André, J. Larionova, J. Long & L. D. Carlos.
Synchronous Temperature and Magnetic Field Dual-Sensing by Luminescence in a Dysprosium Single-Molecule Magnet
Adv. Opt. Mater. 2021
10.1002/adom.202101495