Thèse soutenue

Spectroscopie Raman renforcée par la pointe (TERS) dans des conditions électrochimiques : vers la caractérisation in situ de nanomatériaux fonctionnels
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Auteur / Autrice : Aja Ana Pavlič
Direction : Ivan LucasEmmanuel Maisonhaute
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie physique
Date : Soutenance le 25/05/2022
Etablissement(s) : Sorbonne université
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Chimie physique et chimie analytique de Paris Centre (Paris ; 2000-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Interfaces et systèmes électrochimiques (Paris ; 1967-....)
Jury : Président / Présidente : Claire Mangeney
Examinateurs / Examinatrices : Ariane Deniset-Besseau
Rapporteurs / Rapporteuses : Sébastien Bonhommeau, Kwami Dodzi Zigah

Résumé

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L'objectif de ce travail a été d'étendre les développements qui ont été réalisés par la suite en STM vers ceux en AFM pour élargir la gamme de systèmes qui peuvent être étudiés tels que les nanoparticules, les matériaux 2D sur des substrats conducteurs ou isolants ou des couches (multi) à faible conductivité, les couches passives et les matériaux semi-conducteurs entre autres, comme mentionné précédemment. Aussi, l'objectif de la thèse est d'étendre le développement précédent du TERS dans des conditions électrochimiques, qui a été réalisé dans le laboratoire LISE en 2018, en mode STM en utilisant des sondes STM actives TERS partiellement isolées, avec le nouveau développement en mode AFM. Ce dernier pourrait élargir la gamme de systèmes possibles qui peuvent être étudiés dans l'air et le liquide et dans des conditions électrochimiques, en utilisant des sondes AFM actives TERS faites à la main, initiées dans ce travail également. L'étape initiale de cette thèse a été l'optimisation de la procédure de fabrication des sondes AFM-TERS artisanales, qui ont ensuite été utilisées comme outil principal pour les performances d'imagerie AFM et la cartographie TERS. Les mesures ont été effectuées dans l'air et dans un environnement liquide, tandis que la mise en œuvre du TERS dans un liquide, en utilisant des spectres ponctuels, a été démontrée pour la première fois en utilisant des sondes AFM en métal massif. En outre, des performances de cartographie TERS sur des nano-objets dans l'air ont également été réalisées, où la signature moléculaire TERS et la topographie de la nano-particule ont été obtenues simultanément. Le défi et le cœur de ce travail sont consacrés à la caractérisation du système électroactif développé par EC-AFM-TERS. L'accent est mis sur la réduction électrochimique de la monocouche auto-assemblée de 4-nitrobenzène mercaptan (4-NBM) en milieu acide et alcalin dans deux configurations différentes : verticale et inversée. Grâce à la nouvelle conception proposée pour l'illumination par le bas du montage AFM-TERS, la réduction d'une monocouche de 4-NBM a pu être suivie in situ. Le nouveau montage a été utilisé pour la première fois pour évaluer la réactivité d'une couche moléculaire électroactive (non résonnante Raman) obtenue par monocouche auto-assemblée de 4-NBM sur de l'or.