Mémoires moléculaires sous pression

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.