Impact de la coopérativité sur l'évolution spatiale et temporelle du changement d'état de spin induit par la lumière du complexe de transition de spin Fe(phen)2(SCN)2

Abstrait

Les complexes à transition de spin (SCO) sont des commutateurs moléculaires bistables très flexibles, présentant deux états de spin distincts commutables l'un vers l'autre par des stimuli externes tels que la température, la pression ou la lumière. En phase condensée, ce phénomène de commutation de spin est déterminé non seulement par les propriétés chimiques et structurales du composé SCO, mais aussi par les interactions intermoléculaires au sein du matériau SCO et leur couplage aux surfaces. Ces interactions induisent des effets coopératifs dans le comportement de commutation de spin, qui se manifestent par exemple par l'hystérésis thermique de la commutation de spin ou déterminent la vitesse de transition de spin thermique et optique au sein d'un film mince de complexes SCO. Dans cette étude, nous apportons un nouvel éclairage sur la dynamique spatiale et temporelle, pilotée par la coopérativité, de la commutation de spin collective photo-induite de films minces de SCO déposés sur un monocristal d'or. Nous quantifions la dynamique spatiale et temporelle de la transition entre les états de piégeage de l'état excité de spin induit par la lumière (LIESST) de spin bas et de spin haut du composé Fe(phen)₂(SCN)₂. Grâce à la microscopie électronique à photoémission en temps réel avec une résolution temporelle de l'ordre de la milliseconde, nous avons mis en évidence les signatures spectroscopiques de la commutation d'état de spin induite par la lumière vers l'état LIESST, même à 200 µm de la zone d'excitation optique directe. Cette observation est identique pour les excitations par laser à onde continue et par laser femtoseconde dans le domaine spectral visible. L'échelle de temps de la dynamique de commutation de spin est caractéristique d'un processus photothermique où les molécules éloignées du point d'impact du laser retournent à l'état fondamental de spin bas plus rapidement que celles situées dans la zone directement illuminée. L'ensemble de ces observations souligne le rôle crucial des interactions coopératives dans la commutation d'état de spin du film mince SCO.