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Etude par ellipsométrie spectroscopique de transitions thermo-induites du premier ordre dans les solides bistables à transition de spin et analogues du bleu de Prusse

le 16 juillet 2008

le mercredi 16 juillet 2008 à 14h00

 

à L'Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines
UFR
des Sciences
Bâtiment Buffon - amphithêatre Daniel Bertin
45 avenue des Etats-Unis
78035 VERSAILLES CEDEX

 

Par Edgard Davy LOUTETE-DANGUI Discipline : PHYSIQUE Laboratoire : GEMAC

Nous avons mené des investigations par ellipsométrie spectroscopique des propriétés optiques et thermiques sur la pastille du composé à transition de spin  [Fe(NH2-trz)3]Br2 présentant une transition de phase du premier ordre  avec hystérésis, dans la gamme de température 263K-358K. Les spectres des angles ellipsométriques (psi, delta) ont été obtenu dans la gamme de longueur d'onde 200 nm-850 nm. Les spectres d'absorption et de dispersion obtenus, présentent des points isobestiques localisés respectivement à 240nm et 291nm. La fraction-haut-spin en température a été déduite à partir des aires des courbes d'absorption, nous avons trouvé un excellent accord avec la fraction-haut-spin mesurée en magnétisme sur la même pastille. Nous avons vérifié la validité des données ellipsométriques, par application des relations de Kramers-Kronig qui ont été aisément vérifiées, notamment autour du pic de la bande à transfert de charge métal-ligand  localisé à 290nm.  Un travail similaire a été effectué sur un composé à transfert de charge, de type Jahn-Teller switch coopératif (RbMnFe(CN)6) présentant une transition de phase structurale du 1er ordre de type Jahn-Teller switch coopératifs. Les spectres des parties réelles et imaginaires de la constante diélectrique ont été obtenu autour de la transition, dans la gamme de température 250K-350K. L'ensemble des résultats prouvent l'aptitude de l'ellipsométrie spectroscopique à caractériser la transition de spin et la transition structurale de  type Jahn-Teller. C'est une technique non destructive, adaptée l'étude des couches minces des solides moléculaires  commutables, dont les propriétés électronique varient pendant la transition de phase.

 

Abstract :
We investigated by means of spectroscopic ellipsometry the thermal and the optical properties of a pelleted sample of the spin-crossover compound [Fe(NH2-trz)3]Br2 which exhibits a first order phase transition  with hysteresis, in the  temperature range 263K-358 K. The ellipsometric parameters (psi, delta) have been recorded in the optical range 200nm-850nm. The corresponding absorption and dispersion spectra show temperature-invariant isobestic point located at 240nm and 290nm, respectively. We found that the high-spin-fraction data, derived from the integrated absorption curves, are in excellent agreement with the magnetic data recorded on the same sample. We also investigated the consistency of the optical data by application of the Kramers-Kronig relations, which are well obeyed notably around the peak of the metal-ligand charge-transfer band located at 290nm.
The same study was also used on a pelleted sample of rubidium manganese hexacyano-ferrate (RbMn[Fe(CN)6]), which exhibits a structural induced first-order phase transition. Optical spectra of the real and imaginary parts of the complex dielectric constant have been recorded in the whole relevant interval of temperature, i.e. 250K-350K around the transition.
All these results demonstrate that the spectroscopic ellipsometry is well adapted to characterize the spin-crossover transition and the Jahn Teller phase transition.
We also expect that this non-destructive technique will be highly relevant to investigate the physical properties of thin films of switchable molecular solids, involving a change in the electronic properties upon a thermally induced phase transition.

 

Informations complémentaires

Gilles PAULIAT, Directeur de Recherche, Habilité à Diriger des Recherches, à l'Institut d'Optique Graduate School, Université Paris Sud, Orsay - Rapporteur Azzedine BOUSSEKSOU, Directeur de Recherche, au Laboratoire de Chimie de Coordination, Toulouse - Rapporteur Kamel BOUKHEDDADEN, Professeur des Universités à l'Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines - Directeur de thèse François VARRET, Professeur des Universités à l'Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines - Examinateur Pierre-Richard DAHOO, Professeur des Universités à l'Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines - Examinateur Claude LECOMPTE, Professeur des Universités, à l'Université Henri Poincaré Nancy 1 - Examinateur Jean-François LETARD, Professeur des Universités, à l'Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux - Examinateur Andreas HAUSER, Professeur des Universités, à l'Université de Genève, Suisse - Examinateur