Elaboration de réseaux supramoléculaires nanoporeux sur Au(111) par voie de solution : croissance dirigée et propriétés de nano-objets moléculaires et métalliques invités

Elaboration of nanoporous supramolecular networks on Au(111) from solution : directed growth and properties of molecular and metallic guest entities

• Auteur / Autrice : Joan Teyssandier
• Direction : Philippe Lang, Nicolas Battaglini
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Surfaces, interfaces, matériaux fonctionnels
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chimie des surfaces

Liaisons hydrogène

Matériaux poreux

Chimie supramoléculaire

Résumé

La structuration de surfaces à l'échelle nanométrique ultime (0,5 nm - 10 nm) nécessite aujourd'hui de nouvelles approches pour dépasser les limitations actuelles des procédés technologiques « top-down » tels que la lithographie. Une alternative consiste à utiliser un gabarit élaboré par la voie « bottom-up » comme hôte pour diriger la croissance de structures nanométriques. A ce titre, des réseaux nanoporeux assemblés par liaison H s'avèrent suffisamment robustes pour accueillir divers invités moléculaires ou métalliques. Plusieurs réseaux supramoléculaires poreux ont ainsi été élaborés au moyen d'un protocole entièrement en solution (i. E. Sans recourir à F ultra-vide). La taille des pores a pu être contrôlée via l'ingénierie moléculaire appliquée aux briques élémentaires. Leurs structures ont été mises en évidence par STM et les interactions entre molécules étudiées par spectroscopie infrarouge. Ces caractérisations expérimentales ont été couplées à des calculs théoriques. Dans un second temps, différents systèmes invités ont été déposés au sein des pores, donnant lieu à des réseaux de nanostructures fonctionnelles. Le confinement d'une molécule électroactive (la juglonethiol) a ainsi permis de mettre en évidence des propriétés électrochimiques dépendantes de la taille des domaines moléculaires, et ce à l'échelle de la surface totale de l'échantillon. Par ailleurs, le dépôt d'argent dans le réseau a engendré la création de plots ayant des résonances plasmoniques conduisant à des spectres Raman exaltés (SERS).

Surface nanostructuration at ultimate nanometric scale (0. 5 nm - 10 nm) requires new approaches to overcome current limitations of top-down processes such as lithography. An alternative way consists in using a host template, elaborated by a bottom-up approach, to direct the growth of nanostructures. Towards this goal» H-bonded nanoporous networks turn out to be robust enough to host various molecular and metallic guests, Several porous suprarnolecular networks have thus been elaborated using a solution-based protocol (Le, without using ultra-high vacuum). Pore size has been controlled through the design of molecular building blocks. Their structures have been revealed by STM and intermolecuiar interactions have been studied by infrared spectroscopy. These experimental characterizations have been coupled with theoretical calculations. Subsequently, various guest entities have been deposited in the pores, giving rise to networks of functional nanostructures. The confinement of an electroactive molecule (juglonethiol) permitted to highlight size-dependent electrochemical properties of molecular domains on the whole sample surface, Moreover, silver deposition in the network led to the creation of islands having plasmonic resonances generating enhanced Raman spectra (SERS).