Subnanometric structuring of graphitic systems by focused electron beams

par Ovidiu Cretu

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Florian Banhart.

Soutenue en 2011

à Strasbourg .

  • Titre traduit

    Structuration subnanométrique de systèmes graphitiques par faisceaux d'électrons focalisés


  • Résumé

    Les microscopes électroniques peuvent aujourd'hui fournir une résolution spatiale jusqu'à 50pm, ce qui permet d'observer directement la structure atomique de la matière. Le graphène est une feuille bidimensionnelle d'atomes de carbone ordonnés selon un réseau hexagonal. La partie principale du travail est dédiée à l'étude de l'interaction des défauts dans le réseau graphitique, crées par irradiation électronique, avec des atomes ou groupes d'atomes métalliques. Il y a une tendance pour les atomes métalliques de se piéger et remplir ces défauts. En étendant cette méthode, nous avons aussi réussi à piéger des atomes métalliques sur des motifs nanométriques. Nous avons vu que les atomes métalliques ne diffusent pas d'une manière conventionnelle sur la surface de graphène. Aidés par des simulations faites par nos collaborateurs sur ce sujet, nous expliquons la «diffusion» étrange comme une série de sauts entre des défauts reconstruits sur la surface graphitique. Nous avons aussi observé que l'irradiation avec des électrons peut induire la migration des clusters métalliques sur la surface du graphène, des nanotubes ou du carbone amorphe. La dernière partie de la thèse contient les résultats des mesures de transport sur des nanostructures de carbone individuels, obtenues avec des porte-échantillons MET récemment développés. Les principaux résultats de ce travail sont l'observation et l'étude, dans un microscope électronique a transmission, de plusieurs phénomènes nouveaux liés à des nanostructures de carbone avec des défauts et leur évolution, soit isolées, soit en la présence de métaux, sous divers facteurs environnementaux; elles ont fait l’objet de plusieurs publications.


  • Résumé

    Electron microscopes can nowadays provide a spatial resolution up to 50pm, making it possible to directly observe the atomic structure of matter. Graphene is a two-dimensional sheet of carbon atoms arranged in a hexagonal lattice. The main part of the work is dedicated to the study of the interaction of defects in the graphitic lattice, created by electron irradiation, with atoms or clusters of metal atoms. There is a tendency for metal atoms to trap and fill these defects. By extending this method, we have succeeded in trapping metal atoms at nanometer-size patterns of defects. We have seen that the metal atoms do not diffuse in a conventional manner on the surface of graphene. Aided by simulations made ​​by our collaborators on this issue, we explain the strange diffusion as a series of hops between reconstructed defects on the graphitic surface. We also observed that irradiation with electrons can induce the splitting and migration of metal clusters on the surface of graphene, nanotubes and amorphous carbon. The last part of the thesis contains the results of transport measurements on individual carbon nanostructures, obtained with recently-developed TEM sample holders. The main results of this work are the observation and study, in a transmission electron microscope, of several new phenomena related to carbon nanostructures with defects and their evolution, isolated or in the presence of metals, under various environmental factors. The results have been the subject of several publications.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (125 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 117-125

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Université de Strasbourg. Service des bibliothèques. Bibliothèque L'Alinéa.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.Strbg.Sc.2011;1270
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