Note ABES Nano bead based lithography free fabrication of molecular spintronic devices Fabrication sans lithographie de dispositifs spintroniques moléculaires à base de nanobilles Spintronique moléculaire Jonctions tunnel magnétiques Spintronique Récupération d’énergie thermoélectrique Magnétotransport Moteurs thermiques Molecular spintronics Magnetic Tunnel Junctions Spintronics Thermoelectric energy harvesting Magnetotransport Heat engines 537.6 621.402 5 Moteurs thermiques Énergie -- Conversion directe Thermoélectricité Spintronique Les moteurs thermiques convertissent généralement l’énergie thermique issue de réactions chimiques en travail mécanique, tandis que l’effet Seebeck permet la conversion directe d’une différence de température (ΔT) en énergie électrique, générant un courant sans tension appliquée. L’effet Seebeck magnétique par effet tunnel (TMS)[1][2], observé en spintronique via des gradients de température dans les jonctions tunnel magnétiques (MTJ), révèle que la thermotension conventionnelle ne suffit pas à elle seule pour expliquer pleinement la conversion complexe des fluctuations thermiques en énergie électrique. Thierschmann et al.[3] ont réalisé expérimentalement la proposition de Sanchez et Büttiker[4] d’un dispositif de récupération d’énergie à trois bornes capable de convertir les fluctuations thermiques en courant électrique, et donc en énergie électrique exploitable. En spintronique, trois expériences clés démontrent la récupération d’énergie via la rectification des fluctuations thermiques au niveau de centres paramagnétiques dans des MTJ. En 2009, les groupes de Barnes et Maekawa[5] ont réalisé des expériences de magnétotransport à 10 K sur des nanoparticules de MnAs incorporées dans une matrice de GaAs. En 2014, le groupe de Moodera[6] a rapporté des expériences similaires à 1 K sur des nanoparticules d’aluminium insérées entre des barrières tunnel à filtre de spin en EuS. En 2019, le groupe de Bowen[7] a observé des effets de magnétotransport à 295 K à travers des atomes de carbone dans une MTJ à base de MgO. Cependant, l’effet n’a été détecté que dans 1 dispositif sur 216, soulignant la difficulté d’un placement précis des impuretés dans les couches d’oxyde ultrafines.Dans ce contexte, nous proposons un moteur spintronique moléculaire basé sur des jonctions tunnel ferromagnétiques incorporant des molécules de phtalocyanine de cobalt (CoPc) comme centres paramagnétiques, capables de capter efficacement l’énergie des fluctuations thermiques. Les fluctuations électroniques au sein des MTJ à base de CoPc peuvent être rectifiées en énergie électrique utilisable, offrant des applications prometteuses dans l’informatique à faible consommation, la récupération d’énergie à l’échelle nanométrique et les technologies de l’information quantique. Heat engines typically convert thermal energy from chemical reactions into mechanical work, whereas the Seebeck effect enables the direct conversion of a temperature difference (ΔT) into electrical energy, generating a current without an applied voltage. The tunneling magnetic Seebeck effect (TMS)[1][2], observed in spintronics through temperature gradients in magnetic tunnel junctions (MTJs), reveals that conventional thermovoltage alone cannot fully account for the complex conversion of thermal fluctuations into electrical power. Thierschmann et al.[3] experimentally realized the proposal by Sanchez and Büttiker [4] of a three-terminal energy harvester that converts thermal fluctuations into electric current and thus into usable electrical power. Within spintronics, three key experiments demonstrate energy harvesting via the rectification of thermal fluctuations at paramagnetic centers in MTJs: In 2009, Barnes and Maekawa groups[5] conducted magnetotransport experiments at 10 K on MnAs nanoparticles embedded in a GaAs matrix. In 2014, Moodera group[6] reported similar experiments at 1 K on Al nanoparticles sandwiched between EuS spin-filter tunnel barriers. In 2019, Bowen group[7] observed magnetotransport effects at 295 K across carbon atoms in an MgO-based MTJ. However, the effect was detected in only 1 out of 216 devices, underscoring the challenge of precise impurity placement in ultrathin oxide layers. In this context, we propose a molecular spintronic engine(Lithograpghy free) based on ferromagnetic tunnel junctions incorporating cobalt phthalocyanine (CoPc) molecules as paramagnetic centers, which effectively harvest thermal fluctuation energy. The electronic fluctuations within CoPc-based MTJs can be rectified into usable electrical power, offering promising applications in low-energy computing, nanoscale energy harvesting, and quantum information technologies. Electronic Thesis or Dissertation Text en PDF 5212388 https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2025/ZAFAR_Talha_2025_ED182.pdf https://theses.fr/2025STRAE052/abes https://theses.hal.science/tel-05635677 https://theses.hal.science/tel-05635677 Zafar Talha 1995-04-08 FR 271667303 213113578HJ 22124851 4200002 https://theses.fr/2025STRAE052 2025STRAE052 https://doi.org/10.70675/e35623dez07fdz4293z9759zbf9f49e4a261 2025-07-02 Sciences physiques Strasbourg 131056549 Doctorat Docteur es non oui Bowen Martin MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 078780446 Turban Pascal MADS_PRESIDENT_DU_JURY 059581247 Bergenti Ilaria MADS_MEMBRE_DU_JURY_1 289996023 Turban Pascal MADS_RAPPORTEUR_1 059581247 Cespedes Oscar MADS_RAPPORTEUR_2 296943185 École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 182 156500019 Institut de physique et chimie des matériaux (Strasbourg) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 151842973 93794 ddc:530 ddc:620 Bowen Martin Turban Pascal Bergenti Ilaria Turban Pascal Cespedes Oscar École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....) Institut de physique et chimie des matériaux (Strasbourg) PDF 5212388