Enhancing the magnetic anisotropy of maghemite nanoparticles via the surface coordination of molecular complexes
Yoann Prado  1@  , Nieli Daffé  2@  , Aude Michel  1@  , Thomas Georgelin  3@  , Nader Yaacoub  4@  , Jean-Marc Greneche  4@  , Fadi Choueikani  5@  , Edwige Otero  5@  , Philippe Ohresser  5@  , Marie-Anne Arrio  2@  , Christophe Cartier-Dit-Moulin  6@  , Philipphe Sainctavit  2@  , Benoit Fleury  6@  , Vincent Dupuis  1@  , Laurent Lisnard  6@  , Jérôme Fresnais  1, *@  
1 : PHysicochimie des Electrolytes et Nanosystèmes InterfaciauX  (PHENIX)  -  Website
ESPCI ParisTech, CNRS : UMR8234, Université Pierre et Marie Curie (UPMC) - Paris VI
4 place Jussieu, 75005 Paris -  France
2 : Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie  (IMPMC)  -  Website
Université Pierre et Marie Curie (UPMC) - Paris VI, CNRS : UMR7590, Muséum National d'Histoire Naturelle (MNHN), Institut de Recherche pour le Développement - IRD
4 place Jussieu, 75005 Paris -  France
3 : Laboratoire de Réactivité de Surface  (LRS)  -  Website
CNRS : UMR7197, Université Pierre et Marie Curie (UPMC) - Paris VI
4 Place Jussieu, 75005 Paris -  France
4 : Institut des molécules et des matériaux du Mans  (IMMM)  -  Website
CNRS : UMR6283, Université du Maine
Avenue Olivier Messiaen - 72085 LE MANS Cedex 9 -  France
5 : Synchrotron SOLEIL  (SOLEIL)  -  Website
CNRS : UMR1
L'Orme des Merisiers - Saint-Aubin - BP 48 - 91192 Gif-sur-Yvette Cedex -  France
6 : Institut Parisien de Chimie Moléculaire  (IPCM)  -  Website
CNRS : UMR8232, Université Pierre et Marie Curie (UPMC) - Paris VI
4 place Jussieu, 75005 Paris -  France
* : Corresponding author

Superparamagnetic nanoparticles are promising objects for data storage or medical applications. In the smallest—and more attractive—systems, the properties are governed by the magnetic anisotropy. Here we report a molecule-based synthetic strategy to enhance this anisotropy in sub-10-nm nanoparticles. It consists of the fabrication of composite materials where anisotropic molecular complexes are coordinated to the surface of the nanoparticles. Reacting 5nm g-Fe2O3 nanoparticles with the [CoII(TPMA)Cl2] complex (TPMA: tris(2- pyridylmethyl)amine) leads to the desired composite materials and the characterization of the functionalized nanoparticles evidences the successful coordination—without nanoparticle aggregation and without complex dissociation—of the molecular complexes to the nano- particles surface. Magnetic measurements indicate the significant enhancement of the ani- sotropy in the final objects. Indeed, the functionalized nanoparticles show a threefold increase of the blocking temperature and a coercive field increased by one order of magnitude.


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