Molécules sur isolants


Objectif : Réaliser des auto-assemblages supra-moléculaires sur des surfaces isolantes

 

Au cours des cinq dernières années, l’utilisation de substrats isolants dans les nanosciences et les nanotechnologies a suscité un intérêt croissant car ils permettent un découplage total entre les orbitales des molécules et la surface. Cette propriété est nécessaire pour les applications opto-électroniques. Au niveau international, il n’existe qu’une petite dizaine d’exemples d’assemblages supramoléculaires sur ce type de substrat. En 2011, notre groupe a rejoint un consortium alliant nos compétences en chimie/physique des surfaces à celles de groupes spécialisés en microscopie à force atomique afin d’étudier les transferts de charges au sein de réseaux supramoléculaires sur surfaces isolantes.

 

Ce consortium bénéficie du soutien financier de l’ANR (action non thématique, projet NANOKAN, le plus gros projet financé par l’ANR « Action thématique » en 2011, 1 M€/4 ans). Pour atteindre les objectifs scientifiques proposés, nous avons développé quatre générations de molécules qui permettent d’élaborer ces assemblages sur des surfaces de type KCl, NaCl et RbCl. Les réseaux sont observés par microscopie AFM sous ultra-vide, ce qui permet d’obtenir une résolution sub-moléculaire. La géométrie des auto-assemblages supramoléculaires est fixée par la balance respective des interactions molécules-molécules (van der Waals) et molécules-surface (électrostatique). La surface couverte par les auto-assemblages est de l’ordre du micron-carré, ce qui est 10 fois plus grand que les meilleurs résultats publiés à l’heure actuelle.

Ce travail est réalisé en étroite collaboration avec C. Loppacher et L. Nony de l'IN2MP et A. Shluger de l'UCL (Londres)


A) Atomistic representation  of a ML of CDB molecules on KCl(001). B) vAFM image of the ML imaged using a 10 Debye point dipole for the tip and a tip–sample distance of 0.8 nm. C) NCAFM topography image of CDB molecules on KCl(001) at room temperature (frame edge = 12 nm). Experimental and vAFM parameters: γ = –0.04 nN√nm, A 0 = 10 nm.