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2 results on '"Florian Koprowiak"'

1. Hysteresis in a bimetallic holmium complex : A synergy between electronic and nuclear magnetic interactions

Author

Florian Koprowiak, Talal Mallah, Hélène Bolvin, Marta Viciano-Chumillas, Wolfgang Wernsdorfer, Ilpo Mutikainen, Department of Chemistry, Department, Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay (ICMMO), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Systèmes étendus et magnétisme (LCPQ) (SEM), Laboratoire de Chimie et Physique Quantiques (LCPQ), Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC), Laboratory of Inorganic Chemistry, Department of Chemistry, Circuits électroniques quantiques Alpes (QuantECA ), Institut Néel (NEEL), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)

Subjects
116 Chemical sciences, RELAXATION, 010402 general chemistry, 01 natural sciences, 114 Physical sciences, DESIGN, Single-molecule magnet, FIELD, Hyperfine structure, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Physics, ANISOTROPY, Magnetic moment, 010405 organic chemistry, Avoided crossing, Magnetic hysteresis, Coupling (probability), DIMERS, 0104 chemical sciences, QUBITS, [CHIM.THEO]Chemical Sciences/Theoretical and/or physical chemistry, SINGLE-MOLECULE-MAGNET, Crystallography, Ferromagnetism, LIGAND, Single crystal, MATRIX, BEHAVIOR
Abstract

We report a bimetallic holmium(III) complex showing a S-shaped magnetic hysteresis at low temperature. The complex is investigated by x-ray crystallography, magnetometry, single crystal microsquid measurements, and first-principles calculations. A model Hamiltonian including electronic and nuclear magnetic moments is used to fit all experimental data. We conclude that the Ho(III) may be described as non-Kramers doublets with respective gaps of ${\mathrm{\ensuremath{\Delta}}}_{A}=0.8$ and ${\mathrm{\ensuremath{\Delta}}}_{B}=10 {\mathrm{cm}}^{\ensuremath{-}1}$ and that there is a small ferromagnetic coupling of $J=1 {\mathrm{cm}}^{\ensuremath{-}1}$ (${\stackrel{\ifmmode \hat{}\else \^{}\fi{}}{\mathcal{H}}}_{S}=\ensuremath{-}J{\mathbit{S}}_{A}\ifmmode\cdot\else\textperiodcentered\fi{}{\mathbit{S}}_{B}$). As in previous works, the hysteresis arise from the hyperfine structure of the Ho(III) ions. The S-shaped form of the hysteresis reflects the avoided crossing of the electronic states in the non-Kramers doublets.

Published
2017
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2. Engineering the magnetic coupling and anisotropy at the molecule–magnetic surface interface in molecular spintronic devices

Author

Frédéric Miserque, Victoria E. Campbell, Marie-Anne Arrio, Nicolas Suaud, Ludovic Tortech, Richard Mattana, Yannick J. Dappe, Philippe Ohresser, Talal Mallah, Pierre Seneor, Fadi Choueikani, Anouk Galtayries, Irene Cimatti, Régis Guillot, Edwige Otero, Monica Tonelli, Philippe Sainctavit, Nathalie Guihéry, Jean-Baptiste Moussy, Eric Rivière, Vijay Gopal Chilkuri, Florian Koprowiak, Sophie Delprat, Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay (ICMMO), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Nano-Magnétisme et Oxydes (LNO), Service de physique de l'état condensé (SPEC - UMR3680), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Institut Parisien de Chimie Moléculaire (IPCM), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Unité mixte de physique CNRS/Thales (UMPhy CNRS/THALES), THALES [France]-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Synchrotron SOLEIL (SSOLEIL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Systèmes étendus et magnétisme (LCPQ) (SEM), Laboratoire de Chimie et Physique Quantiques (LCPQ), Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Institut de Recherche de Chimie Paris (IRCP), Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ministère de la Culture (MC), Laboratoire d'Etude de la Corrosion Aqueuse (LECA), Service de la Corrosion et du Comportement des Matériaux dans leur Environnement (SCCME), Département de Physico-Chimie (DPC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Département de Physico-Chimie (DPC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Institut de minéralogie et de physique des milieux condensés (IMPMC), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Institut de Physique du Globe de Paris (IPG Paris)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-THALES [France], Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Ministère de la Culture (MC), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-IPG PARIS-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), THALES-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-THALES, Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)

Subjects
Surface (mathematics), Materials science, Science, General Physics and Astronomy, 02 engineering and technology, 010402 general chemistry, 01 natural sciences, Article, General Biochemistry, Genetics and Molecular Biology, Condensed Matter::Materials Science, Transition metal, Ferrimagnetism, Molecule, Anisotropy, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Multidisciplinary, Spintronics, Condensed matter physics, General Chemistry, equipment and supplies, 021001 nanoscience & nanotechnology, Inductive coupling, Transition metal ions, 0104 chemical sciences, [CHIM.THEO]Chemical Sciences/Theoretical and/or physical chemistry, Condensed Matter::Strongly Correlated Electrons, 0210 nano-technology, human activities
Abstract

A challenge in molecular spintronics is to control the magnetic coupling between magnetic molecules and magnetic electrodes to build efficient devices. Here we show that the nature of the magnetic ion of anchored metal complexes highly impacts the exchange coupling of the molecules with magnetic substrates. Surface anchoring alters the magnetic anisotropy of the cobalt(II)-containing complex (Co(Pyipa)2), and results in blocking of its magnetization due to the presence of a magnetic hysteresis loop. In contrast, no hysteresis loop is observed in the isostructural nickel(II)-containing complex (Ni(Pyipa)2). Through XMCD experiments and theoretical calculations we find that Co(Pyipa)2 is strongly ferromagnetically coupled to the surface, while Ni(Pyipa)2 is either not coupled or weakly antiferromagnetically coupled to the substrate. These results highlight the importance of the synergistic effect that the electronic structure of a metal ion and the organic ligands has on the exchange interaction and anisotropy occurring at the molecule–electrode interface., Controlling the magnetic response of a molecular device is important for spintronic applications. Here the authors report the self-assembly, magnetic coupling, and anisotropy of two transition metal complexes bound to a ferrimagnetic surface, and probe the role of the nature of the transition metal ion.

Published
2016
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