Transistors à molécule unique : des effets Kondo exotiques à la spintronique moléculaire

par Nicolas Roch

Thèse de doctorat en Physique de la matière condensée et du rayonnement

Sous la direction de Wolfgang Wernsdorfer et de Franck Balestro.

Soutenue en 2009

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble) .


  • Résumé

    La spintronique moléculaire, domaine en pleine expansion, se propose de réunir les outils expérimentaux et théoriques propres à trois thématiques: le magnétisme moléculaire, l'électronique de spin, et l'électronique moléculaire. Le projet de ma thèse ne pouvait se réaliser sans la création préalable d'un transistor dont l'élément central est une molécule unique. Cet objectif a été atteint grâce à l'utilisation de la technique d'électromigration, choix délicat puisque mis en oeuvre dans un cryostat à dilution. Notre objectif était en effet de pouvoir effectuer des mesures à quelques dizaines de milliKelvins, et sous fort champ magnétique [0;:1:9 Tl A travers les expériences menées sur des molécules de fullerène, aussi appelées C6o, nous avons étudié les interactions électroniques entre un objet de taille nanométrique et des électrodes métalliques. La combinaison de mesures à très basse température et des propriétés des molécules (niveaux électroniques dégénérés, énergie de charge élevée) a permis d'observer une transition de phase quantique entre deux états magnétiques de symétries différentes. Nous avons également apporté de solides preuves expérimentales quant à l'observation d'un effet Kondo sous-écranté. La dernière partie de cette thèse a porté sur l'étude du transport électronique à travers l'aimant moléculaire N@C6o. Celui-ci est constitué d'un atome d'azote placé à l'intérieur d'un fullerène. En effectuant différents types de spectroscopies magnétiques, nous avons quantifié les interactions entre cet atome et les électrons de conduction portés par la cage de C6o.


  • Résumé

    The aim of molecular spintronic, a rapidly emerging field, is to gather the specific tools, both experimental and theoretical, of different themes : molecular magnetism, spintronic and molecular electronic. Ln order to implement my Phd project, we had first to create a transistor in which the central part is a single molecule. This was achieved through the use of the electromigration technique, a difficult choice as implemented in a dilution cryostat. Indeed, our goal was to perform experiments at few tens ofmilliKelvins, and under high magnetic field [0;:1:9 Tl Through experiments with fullerene molecules, also known as C6o, we have studied the electronic interactions between a nano-sized object and metallic electrodes. Combining very low temperatures and molecular properties (degenerate electronic levels, high charging energy) allowed us to observe a quantum phase transition between two magnetic states with different symmetries. We also provided strong experimental evidences for the observation of an underscreened Kondo effect. The last part ofthis thesis focused on the study of electronic transport through the molecular magnet N@C6o. It consists of a nitrogen atom situated inside a fullerene. By performing different types ofmagnetic spectroscopies, we quantified interactions between the atom and the conduction electrons carried by the C60 cage.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (197 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 196 réf.

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS09/GRE1/0261/D
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