Thèse soutenue

De l’auto-assemblage supramoléculaire à la synthèse sur surface : études par microscopie à champ proche
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Auteur / Autrice : Irma Čustović
Direction : Frédéric ChériouxFrank Palmino
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences pour l'Ingénieur
Date : Soutenance le 09/11/2020
Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur et microtechniques (Besançon ; 1991-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : FEMTO-ST : Franche-Comté Electronique Mécanique Thermique et Optique - Sciences et Technologies (Besançon) - Franche-Comté Électronique Mécanique- Thermique et Optique - Sciences et Technologies (UMR 6174) / FEMTO-ST
Etablissement de préparation : Université de Franche-Comté (1971-....)
Jury : Président / Présidente : Carmelo Pirri
Examinateurs / Examinatrices : Frédéric Chérioux, Frank Palmino, Carmelo Pirri, Laurence Masson, Antonio Tejeda, Peter de Wolf, Pascal Briois
Rapporteurs / Rapporteuses : Laurence Masson, Antonio Tejeda

Résumé

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Résumé : Cette thèse porte sur l'investigation, par microscopies à effet tunnel (STM) sous ultra-haut vide (UHV) et à force atomique (AFM) à pression atmosphérique, de réseaux supramoléculaires sur différents types de surfaces, telles que: Au(111), Si(111)-B et HOPG, ainsi que sur l'étude de la synthèse en surface de nanostructures liées de manière covalente. Le premier chapitre présente l'état de l'art des interactions molécule-molécule non covalentes qui régissent l'auto-assemblage supramoléculaire et les méthodes pour obtenir des auto-assemblages covalents. Le deuxième chapitre présente des concepts théoriques, les montages expérimentaux, les procédures de préparation de surfaces propres et des pointes ainsi que les méthodes de des dépôts moléculaires utilisés sous ultra-vide et à pression atmosphérique. Le troisième chapitre est dédié aux résultats obtenus par STM dans le système UHV et à la comparaison de l'étude de l'auto-assemblage supramoléculaire des molécules dipolaires LdipCC sur les surfaces Au(111) et Si (111)-B. Sur la surface Au(111), les molécules LdipCC forment un réseau supramoléculaire poreux étendu qui est régi par des interactions molécule-molécule tandis que sur la surface de Si(111)-B, les molécules LdipCC s'auto-assemblent en un alignement parallèle homogène et étendu de dipôles moléculaires en raison du rôle significatif des interactions molécule-surface.. Le quatrième chapitre est dédié aux résultats obtenus dans les conditions ambiantes et étudiés par AFM en mode « Peak Force Tapping ». Deux types de molécules comportant des chaines alkyles et des groupements éthylène et époxy, ont été étudiés. Nous avons observé des systèmes auto-assemblés en réseaux bidimensionnels sur la surface HOPG. Le réseau supramoléculaire à base d'éthylène a été exposé à un recuit thermique tandis que le réseau supramoléculaire à base d'époxy a été exposé à la lumière UV. Les mécanismes proposés basés sur l'analyse des images AFM en topographie et en d'adhésion suggèrent qu'une réaction de cycloaddition en surface induite thermiquement et une polymérisation initiée par la lumière UV se sont produites sur la surface de HOPG. De cette manière, les réseaux auto-assemblés bidimensionnels sur la surface HOPG ont été convertis en auto-assemblages supra-moléculaires liés de manière covalente.