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En direct des laboratoires de l'institut de Chimie

 

Comment une surface peut guider l'auto-assemblage moléculaire ?

Des équipes marseillaises (1) ont étudié une réaction de polymérisation de nano-rubans organiques, indispensables à l’électronique moléculaire, directement sur une surface d’argent, en combinant pour la première fois microscopie à effet tunnel et spectroscopie vibrationnelle. Ce travail publié dans Nature Communications montre que c’est la structure atomique de la surface qui guide la réaction chimique d’auto-assemblage.

 

Effectuer une synthèse directement sur une surface permet de générer de nouveaux composés chimiques et la formation de réseaux ou polymères bi-dimensionnels, potentiellement intéressants pour la fonctionnalisation de surface, la catalyse ou l’électronique moléculaire. Cette synthèse spécifique consiste à utiliser une surface métallique parfaitement plane et ordonnée à l’échelle atomique pour initier des mécanismes réactionnels inédits. La surface impose alors un confinement des espèces réactives et agit en même temps comme un catalyseur de la réaction.

En suivant cette stratégie, les chercheurs de l’Institut matériaux microélectronique nanosciences de Provence, de l’Institut de chimie radicalaire, du Laboratoire physique des interactions ioniques et moléculaires à Marseille et du département de chimie de l’Université d’Ulsan en Corée du sud sont parvenus à synthétiser des nano-rubans organiques fonctionnalisés sur une surface d’argent. Ils les ont caractérisés à l’échelle moléculaire en combinant microscopie à effet tunnel et spectroscopie de perte d’énergie des électrons à haute résolution. Grâce au couplage de ces deux techniques, les chercheurs ont pu montrer que la réaction de polymérisation s’étend graduellement en fonction de la température de recuit, en formant des nano-rubans de plus en plus longs. La surface sous-jacente fournit un support dont la structure atomique permet de guider la réaction chimique et de provoquer l’alignement parfait des molécules puis des nano-rubans. La combinaison de ces deux techniques expérimentales permet donc de fournir des informations fines sur les mécanismes chimiques mis en jeux dans l’élaboration de ce type de système.

Ces travaux ont été réalisés dans le cadre du projet Emergence et Innovation « REBICOF » financé par la fondation A*midex.

 

(1) Institut matériaux microélectronique nanosciences de Provence (CNRS/AMU/Université de Toulon), de l’Institut de chimie radicalaire (CNRS/AMU), du Laboratoire physique des interactions ioniques et moléculaires (CNRS/AMU) et du département de chimie de l’Université d’Ulsan en Corée du sud.

 

gigmes

Images par microscopie à effet tunnel (STM) montrant la formation de polymères en surface à partir des précurseurs auto-assemblés. (a) Réseau formé par les précurseurs après dépôt à température ambiante. (b) Après un recuit à 300°C, les molécules s’alignent et commencent à former des dimères ou des trimères. (c) A 350°C, des nanorubans alignés sont formés. (d) Spectres correspondant de spectroscopie de pertes d’énergie des électrons (HREELS), le couplage covalent est caractérisé par l’apparition des pics X1 et X2.


Référence

N. Kalashnyk, K. Mouhat, J. Oh, J. Jung, Y. Xie, E. Salomon, T. Angot, F. Dumur, D. Gigmes & S. Clair.

On-surface synthesis of aligned functional nanoribbons monitored by scanning tunnelling microscopy and vibrational spectroscopy

Nature Communications 3 avril 2017
DOI:10.1038/ncomms14735

 

Contacts chercheurs

Sylvain Clair, Institut matériaux microélectronique nanosciences de Provence – Marseille

Courriel : sylvain.clair@univ-amu.fr

 

Didier Gigmes, Institut de chimie radicalaire – Marseille

Courriel : didier.gigmes@univ-amu.fr

 

Contacts institut

Christophe Cartier dit Moulin, Stéphanie Younes

 

22 mai 2017

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