Architecte de molécules-aimants : Fabrice Pointillart, médaille de bronze du CNRS 2014

Face aux besoins toujours croissants en stockage de données informatiques, une solution consiste à augmenter la densité des supports d'enregistrement magnétique. Parvenir à stocker l'information à l'échelle de molécules individuelles pourrait multiplier cette densité de manière très importante. Fabrice Pointillart, chargé de recherche CNRS à l'Institut des sciences chimiques de Rennes, conçoit des molécules-aimants dont il scrute les caractéristiques magnétiques à l'aide d'une autre propriété, la luminescence. Les résultats prometteurs obtenus grâce à ses constructions moléculaires innovantes lui valent de recevoir en 2014 la médaille de bronze du CNRS.

Fabrice Pointillart - Image : V. Melcion
  1. L'imagination moléculaire
  2. Un travail d'équipe
  3. Des recherches innovantes
  4. En couverture
  5. Cérémonie

L'imagination moléculaire

Ce que Fabrice Pointillart préfère dans son métier de chimiste de synthèse, c'est la liberté avec laquelle il peut concevoir "sur le papier" de nouvelles molécules qu'il produira ensuite lui-même au laboratoire. Dans une démarche de recherche fondamentale, son objectif est avant tout d'obtenir des molécules dotées des propriétés optimales, sans prendre en compte la compatibilité avec les processus industriels existants.

Cependant, les molécules qu'il produit sont des aimants de taille nanoscopiques qui promettent de révolutionner la technique du stockage de données numériques à moyen terme, en multipliant par 2 500 la densité d'information qu'un plateau de disque dur actuel est capable d'enregistrer.

Aujourd'hui, ces molécules ne fonctionnent qu'à des températures extrêmement basses (4 degrés Kelvin, soit -269,15°C), proches du zéro absolu. Il reste à débloquer le verrou de la très basse température pour que la perspective d'une utilisation à large échelle puisse devenir envisageable.

Pour l'heure, Fabrice Pointillart est déjà parvenu à synthétiser une molécule-aimant qui conserve son effet mémoire en solution, préalable indispensable au dépôt du produit sur une surface, et donc à la fabrication de dispositifs de stockage informatique.

 

Un travail d'équipe

Fabrice Pointillart travaille au sein d'un groupe interdisciplinaire (Matériaux organiques multifonctionnels/ MIM, animé par Lahcène Ouahab, directeur de recherche CNRS), intégré à l’équipe « Organométalliques : matériaux et catalyse » de l’ISCR. Les compétences du groupe jouent à chaque étape des recherches de F. Pointillart sur les molécules-aimants :

  1. Après avoir imaginé une structure aux propriétés intéressantes, Fabrice Pointillart passe à la synthèse, sur sa « paillasse » de laboratoire. Il cristallise ensuite la molécule pour la soumettre à ses collègues cristallographes, qui lui permettront d’en explorer la structure en 3D ;
  2. Vient ensuite le temps de la caractérisation en luminescence (réalisée en collaboration avec l’École normale supérieure de Lyon) ;
  3. Puis F. Pointillart passe à l'étape de la caractérisation magnétique. Pour cette dernière, Rennes est l’un des deux sites en France qui possède l’ensemble des équipements permettant de la réaliser à très basse température (0,46 °K). Cette étape est réalisée par Olivier Cador, physicien maître de conférences à l’université de Rennes 1. C’est en effet l’étude attentive de la luminescence de sa molécule-aimant qui permet à Fabrice Pointillart et à ses collègues de comprendre en profondeur les propriétés magnétiques de cette même molécule, en lien avec sa structure. « La luminescence et le magnétisme proviennent de la même origine ; la luminescence est en quelque sorte une photographie des niveaux d’énergie responsables des propriétés magnétiques », explique le chercheur ;
  4. Les résultats sont ensuite discutés avec Boris Le Guennic, chimiste théoricien, dont l’analyse sera prise en compte par F. Pointillart pour la conception structurelle de la génération suivante de molécules-aimants.

Et le cycle recommence, donnant naissance à des molécules sans cesse améliorées, avec l’objectif de parvenir à conserver l’ensemble de leurs propriétés à des températures toujours moins basses.

Des recherches innovantes

F. Pointillart s'est spécialisé dans un type précis de molécules-aimants, qui, outre leurs propriétés magnétiques et luminescentes, conduisent l'électricité. Par ailleurs, toutes leurs propriétés sont contrôlées par l'oxydoréduction. Ces molécules ont pour originalité d'être construites autour d'un atome de dysprosium de la série des lanthanides (les "terres rares"), associées à un ligand tétrathiofulvalène.

C’est l’aspect distinctif de ses recherches, associé à des résultats marquants publiés dans des revues prestigieuses, à une intense implication dans le montage de projets de recherche et à la constitution d’un solide réseau de collaborations internationales (avec le Japon, l’Ukraine, le Brésil, l’Espagne, l'Italie) qui vaut à Fabrice Pointillart de se voir décerner en 2014 la médaille de bronze du CNRS.

En couverture

Le dernier article de Fabrice Pointillart et de ses collègues vient de faire (le 8 décembre) la couverture de la prestigieuse revue Angewandte Chemie.

Cérémonie

Ouverte au public, la cérémonie de remise de la médaille de bronze du CNRS à Fabrice Pointillart a lieu le lundi 15 décembre 2014 à 11h45, amphithéâtre P du bâtiment 12D - Campus de Beaulieu (263 av. du Gal Leclerc, Rennes).