Elaboration d'auto-assemblages supramoléculaires de Donneurs et Accepteurs d'électrons sur Au(111) et leur étude par microscopie à Effet Tunnel couplée à une excitation laser.

par Andrés Felipe Lombana

Thèse de doctorat en Chimie. Surfaces, Interfaces, Matériaux Fonctionnels

Sous la direction de Philippe Lang.


  • Résumé

    Nous présentons l'auto-assemblage 2D de molécules Donneuses (D) et Acceptrices (A) d'électrons sur Au(111), ainsi que leur étude par un dispositif de Microscopie à Effet Tunnel couplé à une excitation lumineuse (LA-STM). Dans un premier temps, des systèmes 2D supramoléculaires robustes (liaisons hydrogène) D et/ou A ont été élaborés par un procédé en solution. Des liaisons hydrogène sont mises en évidence sur un assemblage d'un dérivé de porphyrine (D) pouvant en établir plusieurs, montrant le lien entre les liaisons établies et la géométrie obtenue. D'autre part, un réseau poreux "hôte" à base de molécules de PTCDI (A) et de mélamine est utilisé pour diriger la croissance de molécules "invitées" à l'intérieur des pores. Des systèmes hôte-invités sont alors élaborés en utilisant soit un dérivé thiolé de porphyrine (D), soit un polyoxométalate (POM). Une étude infrarouge de surface (PM-IRRAS) montre en plus que le réseau a une influence différente sur le processus d'organisation des deux molécules.Dans un deuxième temps, la mise en place d'un dispositif de LA-STM est décrite, avec une étude réalisée sur une bicouche moléculaire D/A constituée d'un polymère (PTB7) et d'un dérivé de fullerène (PC71BM). Premièrement, les effets photo-physiques, non spécifiques aux molécules et inhérents à la technique, ont été étudiés. Cela a permis de mesurer le courant à potentiels opposés DI=I(V+)-I(V-), attribué aux transferts de charge aux jonctions D/A. La localisation de ce courant permet d'identifier les jonctions D/A actives en surface avec une résolution nanométrique.

  • Titre traduit

    Supramolecular 2D self-assembly of Donors and Acceptors on Au(111) and their study by Light-Assisted Scanning Tunneling Microscopy


  • Résumé

    We present the 2D self-assembly of molecular electron Donors (D) and Acceptors (A) on Au(111) and their study by Light-Assisted Scanning Tunneling Microscopy (LA-STM). Firstly, hydrogen bonded supramolecular assemblies are elaborated from solutions. On one hand, a the self-assembly of a porphyrin derivative (D) show the relationship between the established hydrogen bonds and the obtained geometry. On the other hand, a PTCDI-melamine porous host network was used to template the growth of guest molecules within the pores. Host-guest systems are then elaborated using a thiolated porphyrin derivative and a polyoxometalate (POM) molecule. A surface infrared analysis (PM-IRRAS) shows that the network has different effects on the growth process and orientation angles of the two molecules.Secondly, we developed a LA-STM setup and we analysed a polymer/fullerene (PTB7/PC71BM) D/A molecular system. After the study of the photo-physical phenomena giving rise to the photo-current, we measured the current at opposite bias voltages DI=I(V+)-I(V-). We attribute this current to the photo-absorption of the molecules and to the electron transfer at the molecular D/A junctions which allows us to identify the active junctions on the surface with the nanometre resolution.

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