Self assembly of dithiol molecules and adsorption of chalcogen atoms on metals

par Juanjuan Jia

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Vladimir Esaulov.

Soutenue le 04-07-2014

à Paris 11 , dans le cadre de Ecole doctorale Ondes et Matière (1998-2015 ; Orsay, Essonne) , en partenariat avec Institut des sciences moléculaires d'Orsay (laboratoire) .

  • Titre traduit

    Autoassemblage de dithiol et adsorption d’atomes chalcogènes sur des métaux


  • Résumé

    Dans cette thèse, les caractéristiques de l’adsorption de dithiols sur des métaux sont étudiées en utilisant principalement l’XPS à haute résolution sur synchrotron, TOF DRS at LEED. L’objectif est de caractérisé les couches auto-assemblées de dithiols formées par évaporation sous vide, comprendre la transition de dithiols d’une phase couchée vers une phase debout, et des processus de réarrangement et de dissociation. Nous avons constaté que sur Au (111) une phase couchée de butanedithiol (C4DT) pouvait être remplacé par un octanethiol pour former une phase debout mixte, et aussi que la phase C4DT debout pouvait être formée lors d’exposition rapide à des grandes doses de vapeurs de C4DT.Cela montre que la phase couchée ne doit pas empêcher la formation d'une phase debout. L'adsorption de 1,4-benzenedimethanethiol (BDMT) sur Au (111), Ag (111), Au (110), Cu (111), Cu (100) et de Pd (111) ont été étudiés dans cette thèse. La phase debout peut être formée dans certains cas, lorsque la surface n'est pas très réactive. Dans le cas de Cu et Pd, la dissociation de BDMT a été observée et un sulfure de surface a été formé sur Pd. On a étudié également l'interaction entre les atomes de chalcogène (S et Se) et certains métaux en rapport avec le travail de l'auto assemblage. Les informations détaillées sur leurs caractéristiques d'adsorption devraient aider à résoudre des ambiguïtés dans la caractérisation des assemblages de thiols et sulfures. Lors de l’adsorption de Se atomes sur Au surface on observe la chemisorption de Se et la formation de structures de Se₈, tandis que pour l'Ag le séléniure d'argent est formé. L’adsorption de soufre sur des (111), Cu (100) et de Pd (111) résulte en la sulfuration et des structures ordonnées intéressantes ont été observées.


  • Résumé

    In this thesis, the characteristics of SAMs of dithiol molecules adsorption on metals are investigated mainly by HRXPS based on synchrotron radiation, TOF-DRS and LEED. The aim is to characterize self-assembled dithiol monolayers formed by evaporative assembly, to understand the transition of dithiols from a lying down phase to standing up phase, and eventually existence of rearrangement and dissociation processes. We found that on Au(111) a lying down phase of butanedithiol (C4DT) could be substituted by octanethiols to form a mixed standing up phase, and also that standing-up C4DT phase could be formed upon rapid very large exposure to C4DT vapors. This shows that the lying down phase should not impede formation of the standing up one. The adsorption of 1,4-benzenedimethanethiol (BDMT) on Au(111), Ag(111), Au(110), Cu(111), Cu(100) and Pd(111) were investigated in this thesis. The standing up phase could be formed in some cases, when the surface is not very reactive. In case of Cu and Pd dissociation of BDMT was observed and surface sulphide was formed on Pd. Also the interaction between chalcogen atoms (S and Se) and some metals was investigated in relation to the self assembly work. The detailed information about their adsorption characteristics should help in resolving ambiguities in characterization of thiol and sulphide assemblies. The result of Se atoms adsorption on Au surface shows chemisorbed Se and Se₈ features, while for Ag the silver selenide is formed. S atoms adsorption on Cu(111), Cu(100) and Pd(111) surfaces result in metal sulfidation and some interesting structures were observed.


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