Etude ab-initio d'arrangements moléculaires auto-assemblés sur surfaces métalliques

First Principle studies of molecular self-arrangements on metallic surfaces

• Auteur / Autrice : Michel Sassi
• Direction : Jean-Marc Debierre, Vincent Oison
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des matériaux et nanosciences
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Associations moléculaires

Polycondensation

Métaux -- Surfaces

Théorie de la fonctionnelle de densité

Résumé

Nous effectuons des calculs de structure électronique basés sur la Théorie de la Fonctionnelle Densité (DFT). Ce travail porte principalement sur le mécanisme d'adsorption d'arrangements moléculaires auto-assemblés, comme le réseau de mélamine-PTCDI, sur des surfaces métalliques. L'accent est mis sur l'influence mutuelle entre les liaisons intermoléculaires et les interactions molécule-surface. Nous avons aussi considéré des réactions de polymérisation sur des surfaces. Les molécules de BDBA polymérisent sur une surface d'argent (111) via des réactions de déshydratation successives. Un modèle entropique permettant de décrire cette polymérisation bi-dimensionnelle est introduit. Une estimation de l'enthalpie libre est donnée, en tenant compte des contraintes induites par l'adsorption moléculaire sur la surface. Les diverses fonctions thermodynamiques, enthalpies, entropies et enthalpies libres, sont obtenues à partir de calculs DFT. Parallèlement à cette étude, nous développons un modèle statistique du type Monte Carlo dans le but de simuler les grandes structures résultant de la polymérisation bi-dimensionnelle de BDBA et ainsi mettre en évidence les défauts topologiques qui apparaissent dans les expériences.

We carried out DFT electronic structure calculations. We study the adsorption mechanisms of molecular auto-assembled arrangements, like melamine-PTCDI network, on metal surfaces. In that study, the emphasis is placed on the interplay of inter-molecular bonds and the molecule-substrate contacts. We also considered polymerization reactions on surfaces. The BDBA molecules polymerize on Ag(111) surface through dehydratation reactions. We introduced an entropic model to describe the polymerization process on metallic surfaces. An estimation of free enthalpy is given that takes into account the contraints induced by the molecular adsorption on the surface. We also developed a Monte Carlo code with the aim to simulate large structures resulting from the two-dimensional polymerization of BDBA and highlight topological defects which appear in the experiments.