Recherche exploratoire de nouveaux composés chalcogénures à propriétés électroniques remarquables

Au cours de la dernière décennie, les chalcogénures (Q=S, Se et Te) d'élément de transition ont fait l'objet d’un fort regain d’intérêt, notamment en raison de la découverte de supraconductivité à haute température critique dans les composés à base de fer et de sélénium. Dans ce contexte, l'objectif de ce travail de thèse est de découvrir et d'étudier de nouveaux composés chalcogénures à base de fer et de nickel dans l'espoir de révéler des propriétés électroniques nonconventionnelles. Pour cela, nous avons utilisé plusieurs approches de conception rationnelle de nouveaux composés, comme la prédiction structurale par des calculs ab initio (USPEX), le concept d'assemblage de sous-unités structurales 2D ou des méthodes de chimie douce. Plusieurs nouveaux composés lamellaires ont été ainsi découverts. Par exemple, nous avons réussi à obtenir de nouveaux composés dont les structures résultent d'un assemblage de blocs fluorines, associés soit avec un plan de fer et de sélénium comme dans Ba2F2Fe1.5Se3, soit avec un plan de chalcogène contenant des chaines de sélénium (Ba3F4Se1.66) ou des paires de soufre (Ba2F2S2). Nous avons ensuite montré que de tels composés, utilisés comme précurseurs, permettent l’intercalation topotactique d’éléments de transition M, qui réagissent avec la paire (S2)2- pour former de nouvelles entités MxSy. Ce résultat ouvre donc une nouvelle voie de synthèse générale jouant sur la chimie des paires de chalcogène. En utilisant ce concept, nous avons pu découvrir de nouveaux composés lamellaires possédant des plans MxSy originaux.