Etude d'auto-assemblages moléculaires sur surfaces isolantes par microscopie à force atomique en mode non-contact sous ultravide à température ambiante

Molecular self-assembly study on insulating surfaces with non-contact atomic force microscopy under ultrahigh vacuum at room temperature

• Auteur / Autrice : Ania Amrous
• Direction : Christian Loppacher, Laurent Nony
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur. Micro et nanoélectronique
• Date : Soutenance le 05/12/2016
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'Ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Matériaux Microélectronique Nanosciences de Provence (Marseille ; Toulon ; 2008-….)
• Jury : Président / Présidente : Sébastien Gauthier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thierry Mélin
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Thierry Mélin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Électronique moléculaire

Ultravide

Microscopie à force atomique

Chimie supramoléculaire

Autoassemblage

Mots clés libres

Auto-Assemblage moléculaire sur isolants

Non contact-AFM

Surfaces isolantes

Réseaux 2D spontanément organisés

Nano-Structuration

Électronique moléculaire.

Molecular self-Assembly of insulating

Nc-AFM

Insulating surfaces

Résumé

Dans ce rapport de thèse, nous présentons les résultats obtenus avec la croissance d'assemblages supramoléculaires hautement cristallins et stables à température ambiante sur des surfaces isolantes d'halogénures d'alcalins. L'objectif de cette étude est de caractériser structurellement ces réseaux auto-assemblés et de mettre en évidence l'ensemble des forces d'interaction mises en œuvre dans les processus de croissance et de diffusion, en combinant la microscopie à force atomique en mode non contact (nc-AFM) sous ultravide et des calculs théoriques basés sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) et la dynamique moléculaire. Nous montrons comment des paramètres bien définis concernant le choix de la molécule d'une part tels que sa taille, sa forme, sa symétrie, sa flexibilité et sa fonctionnalité, et le choix du substrat d'autre part, influent sur la morphologie de croissance et permettent de contrôler les propriétés de diffusion des molécules en surface et donc la structure supramoléculaire résultante.

In this thesis, we report the results obtained with the growth of highly crystalline and stable supramolecular assemblies at room temperature on insulating surfaces of bulk alkali halides single crystals. The objective of this study is to structurally characterize these self-assembled networks and understand all the interaction forces involved in the growth and diffusion processes. This is performed by joint non-contact atomic force microscopy (nc-AFM) experiments in ultrahigh vacuum and theoretical calculations based on density functional theory (DFT) and molecular dynamics. We show how well-defined parameters for the choice of the molecule on the one hand such as size, shape, symmetry, flexibility and functionality, and the choice of the substrate on the other hand, influence the morphology growth and serve to steer the structure and diffusion properties of such systems.