Déposition des molécules de ferrocène sur une surface de Cu(111) et modifications des états d'interfaces à la suite d'une déposition d'atomes métalliques : étude par dynamique moléculaire par premiers principes

Ferrocene molecular deposition on Cu (111) surface and the interface states after deposition of metal atoms : first principles molecular dynamics study

• Auteur / Autrice : Duval Mbongo Djimbi
• Direction : Mauro Boero
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique de la matière condensée
• Date : Soutenance le 12/10/2012
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de physique et chimie des matériaux (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Paul-Antoine Hervieux
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Matthieu Micoulaut
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Harald Brune, Rodolphe Vuilleumier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ferrocène

Microscopie tunnel à balayage

Forces intermoléculaires

Dynamique moléculaire

Mots clés libres

Ferrocène

Dynamique moléculaire de Born-Oppenheimer

FEMD

Microscopie à effet tunnel

Ferrocene

Born-Oppenheimer Molecular Dynamics

FEMD

Scanning tunneling microscopy

Résumé

Dans cette thèse, l'étude de la dépostion des molécules de ferrocène sur un substrat de Cu(111) par des simulations de dynamique moléculaire par premiers principes, en particulier, la dynamique moléculaire utilisant l'approche de Born-Oppenheimer (BOMD: Born-Oppenheimer Molecular Dynamics) et celle utilisant la fonctionnelle de l'énergie libre (FEMD: Free Energy Molecular Dynamics), combinées avec les études expérimentales par microscopie à effet tunnel (STM) à basse température et à courant constant ont montré que ces molécules de ferrocène peuvent être physisorbées sur un substrat de cuivre sans donner lieu à une dissociation moléculaire. Ce qui constitue un système idéal pour étudier la dynamique des états d'interfaces et leur réactivité par rapport à la déposition d’atomes métalliques. En particulier, la déposition d'un atome de Cuivre au dessus d'une molécule de ferrocène équilibrée sur le substrat de cuivre, conduit à un transfert de charges de cet atomes vers le substrat de Cu(111). On montre aussi que ces états d'interfaces ont le comportement bidimensionnel d'un gas d'électrons libres.

First-principles simulations studies, in particular Born-Oppenheimer molecular dynamics (BOMD) and free energy molecular dynamics (FEMD), combined with low-temperature scanning tunneling microscopy (STM) and spectroscopy reveal a non dissociative physisorption of ferrocene molecules on a Cu(111) surface, giving rise to ordered molecular layers. At the interface, a 2D-like electronic band is found, which shows an identical dispersion as the Cu(111) Shockley surface-state band. Subsequent deposition of Cu atoms forms charged organometallic compounds that localize interface-state electrons.