Interpretation d'images obtenues par microscopie à effet tunnel (STM) de petites molécules isolées, adsorbées sur une surface 111 de platine

Theoretical analysis of stm images of isolated molecular adsorbates on platinum 111 surface

• Auteur / Autrice : Marie-Laure Bocquet
• Direction : Philippe Sautet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie - Physique
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Lyon, École normale supérieure (sciences)

Résumé

Les travaux presentes ici concernent l'elucidation theorique d'images stm a l'echelle atomique, en particulier celles de molecules isolees adsorbees sur une surface de platine, comme le benzene, le monoxyde de carbone et l'oxygene. Tout d'abord, un code existant de simulation appele esqc-stm a ete utilise. Outre une reproduction semi-quantitative des images experimentales du benzene et du monoxyde de carbone, notre travail a permis de proposer une interpretation chimique de l'origine des differents contrastes moleculaires. En effet, nous avons developpe cet outil theorique en introduisant une decomposition orbitalaire du courant calcule. Ainsi, nous avons montre que l'aspect stm d'une molecule adsorbee resulte d'abord d'une competition avec effet d'interference, entre deux contributions au courant tunnel: celle des orbitales de la molecule et celle des orbitales du substrat metallique en interaction avec l'adsorbat. De cette competition depend crucialement le relief global de la molecule imagee (protuberance ou depression). De plus, les decompositions du courant via la molecule, ont prouve que les orbitales moleculaires significatives pour la conduction tunnel ne sont pas necessairement les orbitales frontieres proches du niveau de conduction du metal. En effet, la geometrie d'adsorption de la molecule et la force de l'interaction adsorbat-substrat restreignent la selection aux orbitales convenablement orientees pour pouvoir bien interagir a la fois avec la surface et avec la pointe. Enfin, nous avons trouve que les modes de recombinaison de ces contributions individuelles au courant dependent aussi singulierement de la position de la molecule relativement a la surface (sites) et se schematisent, a l'aide d'un modele analytique simple, en interferences destructives entre les orbitales sigma et pi. Nous avons donc pu interprete et justifie la multiplicite des contrastes obtenus, en observant avec le microscope le benzene ou le monoxyde de carbone sur differents sites d'adsorption